为什么无法访问片段着色器中的纹理 lod答案

【问题标题】：Why no access to texture lod in fragment shader为什么无法访问片段着色器中的纹理 lod
【发布时间】：2015-05-13 00:58:07
【问题描述】：

我正在尝试接受 OpenGL ES 2.0 片段着色器中 mipmaped 纹理的细节级别。

根据this answer，不可能使用texture2D 的bias 参数来访问片段着色器中特定级别的细节。根据this post，详细程度是根据相邻片段的并行执行自动计算的。我必须相信事情就是这样运作的。

我无法理解的是它的原因。 为什么无法访问特定级别的详细信息，而这样做确实应该非常简单？ 为什么必须依赖复杂的固定功能？

对我来说，这似乎非常违反直觉。毕竟，整个 OpenGL 相关的东西都是从固定的功能演变而来的。并且 OpenGL ES 旨在覆盖比 OpenGL 更广泛的硬件范围，因此仅支持许多事物的更简单版本。因此，如果规范的开发人员决定 LOD 参数是强制性的（可能默认为零），并且着色器程序员以他认为合适的任何方式来制定适当的 LOD，我将完全理解。添加一个自动执行该计算的函数似乎是我在桌面 OpenGL 中所期望的。

不提供对特定级别的直接访问对我来说根本没有任何意义，无论我如何看待它。特别是因为bias 参数表明我们确实被允许调整细节级别，所以显然这不是关于从内存中只为并行处理的一堆片段的单个级别获取数据。我想不出任何其他原因。

当然，为什么问题往往会吸引意见。但由于 Stack Overflow 不接受基于意见的答案，因此请将您的意见仅作为 cmets 发表。另一方面，答案应该基于可验证的事实，例如有明确知识的人的陈述。如果有开发者讨论这个事实的记录，那就完美了。如果里面有人发博文讨论这个问题，那还是很好的。

由于堆栈溢出问题应该处理真正的编程问题，有人可能会争辩说询问原因是一个糟糕的问题。获得答案不会使明确的 lod 访问突然出现，因此不会帮助我解决眼前的问题。但我觉得这里的原因可能是由于 OpenGL ES 如何工作的一些重要方面，我到目前为止还没有掌握。如果是这样，那么理解这一决定背后的动机将有助于我和其他人更好地理解 OpenGL ES 作为一个整体，从而在他们的程序中更好地利用它，在性能、准确性、可移植性等方面.因此，我可能会将这个问题表述为“我错过了什么？”，这对我来说是一个非常现实的编程问题。

【问题讨论】：

基本的“为什么”是 OpenGL ES 2.0 是一个相对较旧的 API（于 2007 年发布，基于 2005 年的桌面 API）设计用于在手机上实现，当时手机是在 130nm 硅上构建的，并且是根本没有真正使用 3D 图形。更多访问功能的方法 = 更大的 GPU、更慢的驱动程序，以及当你拥有一部 8 年前的手机时，这被视为一个问题。智能手机现在功能更加强大，因此对真正精简 API 的需求已经减少，因此大多数限制正在消失，移动 GPU 现在几乎与桌面 GPU 在功能上相当。

标签： opengl-es fragment-shader texture2d glsles level-of-detail

【解决方案1】：

texture2DLod (...) 在顶点着色器纹理查找中发挥着非常重要的作用，而片段着色器则不需要。

当在片段着色器中进行纹理查找时，片段着色器可以访问当前正在着色的图元的每个属性梯度（偏导数，例如 dFdx (...) 和 dFdy (...)），并使用此信息来确定在过滤期间从哪个 LOD 获取相邻的纹素。

在顶点着色器运行时，没有关于图元的信息是已知的，也没有这样的渐变。在顶点着色器中使用 mipmap 的唯一方法是显式获取特定 LOD，这就是引入该功能的原因。

桌面 OpenGL 更智能地解决了这个问题，它为顶点着色器提供了一种纹理查找变体，实际上将渐变作为其输入之一。所述函数称为textureGrad (...)，它是在 GLSL 1.30 中引入的。 ESSL 1.0 是从 GLSL 1.20 派生的，并不能从所有相同的基本硬件功能中受益。

ES 3.0 没有这个限制，桌面 GL 3.0 也没有。当显式 LOD 查找被引入桌面 GL (3.0) 时，它可以从任何着色器阶段完成。这可能只是一个疏忽，或者可能存在一些基本的硬件限制（回想一下，旧的 GPU 曾经具有专门的顶点和像素着色器硬件，而嵌入式 GPU 从未处于 GPU 设计的前沿）。

无论这个限制的最初原因是什么，它已在后来的 OpenGL ES 2.0 扩展中得到纠正，并且是 OpenGL ES 3.0 的核心。考虑到以下扩展，现代 GL ES 2.0 实现实际上支持片段着色器中的显式 LOD 查找的可能性非常大：

GL_EXT_shader_texture_lod

在片段着色器中显示显式 LOD 查找的伪代码：

#version 100
#extension GL_EXT_shader_texture_lod : require

attribute vec2      tex_st;
uniform   sampler2D sampler;

void main (void)
{
  // Note the EXT suffix, that is very important in ESSL 1.00
  gl_FragColor = texture2DLodEXT (sampler, tex_st, 0);
}

【讨论】：