从 HDRi LatLong 贴图直接渲染到浮点立方体贴图 - 不是 HDR

Question

我有一个 HDR 辐射环境贴图作为 LatLong 2D 纹理图像，我想将其转换为立方体贴图。为此，我将 HDR 贴图加载为 2D 浮动纹理，将其投影到立方体上，然后从 6 个不同方向渲染该立方体内的场景，直接使用 glFramebufferTexture2D 填充立方体贴图，并将相应的立方体贴图面作为函数的纹理目标.

生成的立方体贴图是一个浮点立方体贴图，生成如下：

glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_R, GL_CLAMP_TO_EDGE);

for (unsigned int i = 0; i < 6; ++i)
{
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X + i, 0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGB, GL_FLOAT, NULL);
}
if (mipmap)
    glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_CUBE_MAP);

请注意，类型参数是GL_FLOAT，因此它应该正确地接受 HDR 值。使用stb_image.h加载HDR图像如下：

if (stbi_is_hdr(path.c_str()))
{
    stbi_set_flip_vertically_on_load(true);

    int width, height, nrComponents;
    float *data = stbi_loadf(path.c_str(), &width, &height, &nrComponents, 0);
    if (data)
    {
        GLenum format;
        if (nrComponents == 3)
            format = GL_RGB;
        else if (nrComponents == 4)
            format = GL_RGBA;

        Bind();
            glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, format, width, height, 0, format, GL_FLOAT, data);
            glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
            glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
            glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
            glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
            if (Mipmapping)
                glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
        Unbind();
        stbi_image_free(data);
    }
}

我还尝试遍历该数组并检索最大浮点值以查看 HDR 是否正确加载，并且我当前 HDR 贴图的最高浮点值是 288，这远高于我预期的 1.0。

这就是事情变得棘手的地方，根据输入纹理（HDR 浮点贴图）和输出立方体贴图（作为浮点数），我希望立方体贴图面被正确地视为浮点纹理并直接复制 HDR 值。但是，当我添加色调映射（带有可变曝光）时，立方体贴图显示为 LDR，我得到了很多条带，并且我显然缺少 HDR 的精度，如下图所示（曝光约为 7.5）

我不确定我是否遗漏了一些东西，而且我在 OpenGL 的文档中找不到太多关于直接渲染到浮点帧缓冲区的信息；我认为这是可能的，否则就没有意义。

为了完整起见，这里是从 LatLong 图像生成立方体贴图的相关代码（renderCustomCommand 使用适当的采样器组渲染立方体）：

glGenFramebuffers(1, &m_FramebufferCubemap);
glGenRenderbuffers(1, &m_CubemapDepthRBO);

Camera faceCameras[6] = {
    Camera(position, vec3( 1.0f,  0.0f,  0.0f), vec3(0.0f, -1.0f,  0.0f)),
    Camera(position, vec3(-1.0f,  0.0f,  0.0f), vec3(0.0f, -1.0f,  0.0f)),
    Camera(position, vec3( 0.0f,  1.0f,  0.0f), vec3(0.0f,  0.0f,  1.0f)),
    Camera(position, vec3( 0.0f, -1.0f,  0.0f), vec3(0.0f,  0.0f,- 1.0f)),
    Camera(position, vec3( 0.0f,  0.0f,  1.0f), vec3(0.0f, -1.0f,  0.0f)),
    Camera(position, vec3( 0.0f,  0.0f, -1.0f), vec3(0.0f, -1.0f,  0.0f))
};

glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, m_FramebufferCubemap);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, m_CubemapDepthRBO);
glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH_COMPONENT24, width, height);
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, m_CubemapDepthRBO);

glViewport(0, 0, width, height);
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, m_FramebufferCubemap);

for (unsigned int i = 0; i < 6; ++i)
{
    Camera *camera = &faceCameras[i];
    camera->SetPerspective(90.0f, width/height, 0.1f, 100.0f);
    glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X + i, cubeTarget->ID, 0);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    for (unsigned int i = 0; i < renderCommands.size(); ++i)
    {
        renderCustomCommand(&renderCommands[i], camera);
    }
}

glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);
glViewport(0, 0, m_RenderSize.x, m_RenderSize.y);

这是对 LatLong 2D 图像进行采样的代码 -> 立方体：

#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec3 wPos;

#include sample.glsl

uniform sampler2D environment;

void main()
{
    vec2 uv = SampleLatLong(normalize(wPos));
    vec3 color = texture(environment, uv).rgb;
    FragColor = vec4(color, 1.0);
}

请注意，LatLong 到 Cubemap 的转换很顺利，因为 2D 环境在立方体贴图上被正确渲染，但在渲染为天空盒的那一刻被简单地限制在 [0,1] 范围内，就好像在过程中的某个地方它丢失了它的浮点数据。

我已经被这个问题困住了一段时间，希望你们中的任何人都可以有所了解（甚至可以直接渲染到像这样的浮动立方体贴图吗？）。谢谢。

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编辑：这是同一张照片，在 Photoshop 中设置了高曝光，您可以看到很多我在渲染器中丢失的细节。

Answer 1

glTexImage2D 调用的第三个参数需要是 GL_RGB16F 或 GL_RGB32F。 它指定了内部格式。

最后的两个参数GL_RGB和GL_FLOAT仅用于指定可选数据指针的内存布局。它们不影响内部格式。