延迟渲染不显示 GBuffer 纹理

Question

我正在尝试在作为个人学习开发的引擎中实现延迟渲染，但在渲染 GBuffer 中的所有纹理以检查是否实施是好的。

问题是我目前有一个带有 3 个颜色附件的帧缓冲区，用于 GBuffer 的不同纹理（颜色、法线和位置），我将其初始化如下：

  glCreateFramebuffers(1, &id);
  glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, id);

  std::vector<uint> textures;
  textures.resize(3);
  glCreateTextures(GL_TEXTURE_2D, 3, textures.data());
  
  for(size_t i = 0; i < 3; ++i)
  {
     glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[i]);

     if(i == 0)   // For Color Buffer
       glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA8, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, nullptr);
     else
       glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA16F, width, height, 0, GL_RGBA, GL_FLOAT, nullptr);

     glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
     glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
     glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0 + i, GL_TEXTURE_2D, textures[i], 0);
  }

  GLenum color_buffers[3] = { GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_COLOR_ATTACHMENT1, GL_COLOR_ATTACHMENT2 };
  glDrawBuffers((GLsizei)textures.size(), color_buffers);

  uint depth_texture;
  glCreateTextures(GL_TEXTURE_2D, 1, &depth_texture);
  glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, depth_texture);
  glTexStorage2D(GL_TEXTURE_2D, 1, GL_DEPTH24_STENCIL8, width, height);

  glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
  glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
  glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT, GL_TEXTURE_2D, depth_texture, 0);

  bool fbo_status = glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER) == GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE;
  ASSERT(fbo_status, "Framebuffer Incompleted!");
  glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

这没有报告任何错误，并且似乎可以正常工作，因为前向渲染器的帧缓冲区可以正确渲染。然后，在渲染时，我在绑定帧缓冲区并清除颜色和深度缓冲区后运行下一段代码：

  camera_buffer->Bind();
  camera_buffer->SetData("ViewProjection", glm::value_ptr(viewproj_mat));
  camera_buffer->SetData("CamPosition", glm::value_ptr(glm::vec4(view_position, 0.0f)));
  camera_buffer->Unbind();

  for(Entity& entity : scene_entities)
  {
    shader->Bind();

    Texture* texture = entity.GetTexture();
    BindTexture(0, texture);

    shader->SetUniformMat4("u_Model", entity.transform);
    shader->SetUniformInt("u_Albedo", 0);
    shader->SetUniformVec4("u_Material.AlbedoColor", entity->AlbedoColor);
    shader->SetUniformFloat("u_Material.Smoothness", entity->Smoothness);

    glBindVertexArray(entity.VertexArray);
    glDrawElements(GL_TRIANGLES, entity.VertexArray.index_buffer.count, GL_UNSIGNED_INT, nullptr);

    // Shader, VArray and Textures Unbindings
  }

因此，使用此代码，我设法渲染使用 ImGui::Image 函数创建的 3 个纹理，方法是将纹理索引在 0、1 或 2 之间切换为下一个：

ImGui::Image((ImTextureID)(fbo->textures[0]), viewport_size, ImVec2(0, 1), ImVec2(1, 0));

现在，颜色纹理（索引 0 处）完美运行，如下图所示：

但是在渲染法线和位置纹理（索引 2 和 3）时，我没有结果：

有人看到我做错了吗？因为我已经花了好几个小时了，我看不到它。我在 RenderDoc 上运行了这个，我看不出有什么问题，RenderDoc 中显示的纹理与引擎中的相同。

我在渲染实体时使用的顶点着色器是下一个：

  layout(location = 0) in vec3 a_Position;
  layout(location = 1) in vec2 a_TexCoord;
  layout(location = 2) in vec3 a_Normal;

  out IBlock
  {
    vec2 TexCoord;
    vec3 FragPos;
    vec3 Normal;
  } v_VertexData;

  layout(std140, binding = 0) uniform ub_CameraData
  {
    mat4 ViewProjection;
    vec3 CamPosition;
  };

  uniform mat4 u_ViewProjection = mat4(1.0);
  uniform mat4 u_Model = mat4(1.0);

  void main()
  {
    vec4 world_pos = u_Model * vec4(a_Position, 1.0);
    
    v_VertexData.TexCoord = a_TexCoord;
    v_VertexData.FragPos = world_pos.xyz;
    v_VertexData.Normal = transpose(inverse(mat3(u_Model))) * a_Normal;
    
    gl_Position = ViewProjection * u_Model * vec4(a_Position, 1.0);
  }

片段一个是下一个，它们都很简单：

  layout(location = 0) out vec4 gBuff_Color;
  layout(location = 1) out vec3 gBuff_Normal;
  layout(location = 2) out vec3 gBuff_Position;

  in IBlock
  {
    vec2 TexCoord;
    vec3 FragPos;
    vec3 Normal;
  } v_VertexData;

  struct Material
  {
    float Smoothness;
    vec4 AlbedoColor;
  };

  uniform Material u_Material = Material(1.0, vec4(1.0));
  uniform sampler2D u_Albedo, u_Normal;

  void main()
  {
    gBuff_Color = texture(u_Albedo, v_VertexData.TexCoord) * u_Material.AlbedoColor;
    gBuff_Normal = normalize(v_VertexData.Normal);
    gBuff_Position = v_VertexData.FragPos;
  }

Answer 1

从这个问题中不清楚这里到底会发生什么，因为许多 GL 状态——无论是在渲染到 gbuffer 时，还是在那个时候渲染 gbuffer 纹理以进行可视化——都是未知的。但是，从问题中给出的图像中，我们不能断定附件 1 和 2 的实际颜色输出不起作用。

想到的一个问题是 Alpha 混合。在顶点着色器之后由每个片段操作处理的颜色值始终使用 RGBA 值 - 尽管 A 通道的 value 仅在您启用混合并使用混合函数时才重要，该函数在某种程度上取决于源 alpha。

如果您将自定义片段着色器输出声明为float、vec2、vec3，则其余组件保持未定义（未定义值，而非未定义行为）。除非您执行的某些其他操作依赖于这些值，否则这不会造成问题。

我们这里还有一个GL_RGBA16F 输出格式（这是正确的选择，因为规范要求没有一种 3 分量 RGB 格式可进行颜色渲染）。

这里可能发生的事情是：

• Alpha 混合在渲染到 g 缓冲区期间已打开。片段着色器的 Alpha 输出恰好为零，因此它看起来是 100% 透明的，并且纹理的内容没有改变。
• 在渲染到 g 缓冲区期间不使用 Alpha 混合，因此正确的内容最终会出现在纹理中，而 Alpha 通道恰好以全零结束。现在，纹理可以通过 alpha 混合进行可视化，最终呈现 100% 透明的视图。

如果是第一个选项，则在渲染到 g-buffer 时关闭混合。无论如何，它不适用于延迟着色。你可能仍然会遇到第二个选项。

如果这是第二个选项，则完全没有问题 - 随后的光照通道将读取他们需要的数据（最终，您将希望将有用的信息放入 alpha 通道中，以免浪费它并且能够以减少附件的数量）。这只是您的可视化（我假设仅用于调试目的）是错误的。您可以尝试修复可视化。

附带说明：将世界空间位置存储在 G-Buffer 中是对带宽的巨大浪费。重建世界空间位置所需的只是深度值以及视图和投影矩阵的倒数。如果您将相机从世界空间原点移开，那么在 GL_RGB16F 中存储世界空间位置也很容易遇到精度问题。