使用 OpenGL 的阴影贴图的硬件 PCF答案

【问题标题】：Hardware PCF for Shadow Map using OpenGL使用 OpenGL 的阴影贴图的硬件 PCF
【发布时间】：2016-07-29 10:08:44
【问题描述】：

我在 GeForce GTX 750 下使用 OpenGL 4.3 创建阴影贴图。现在基本效果如下图所示，似乎是正确的：为了消除块状效果，我尝试在着色器中手动执行 2x2 PCF。它导致以下结果，这似乎也是正确的：对于加速，我想利用显卡提供的好处，它可以一次获取比较结果的线性过滤器。但是效果和上面的不一样。 更像是 OpenGL 对阴影的渲染进行线性过滤，而不是在 Shadow Map 上进行过滤：下面是我如何做硬件PCF：我注意到为了使用硬件 PCF，必须做的基本两件事是：

使用shadow 类型的采样器，在我的例子中是samplerCubeShadow（我正在使用立方体贴图类型，因为我正在尝试创建点光源场景）。

设置比较模式和过滤类型，在我的例子中，是通过以下代码完成的：

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_COMPARE_MODE, GL_COMPARE_REF_TO_TEXTURE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_COMPARE_FUNC, GL_LEQUAL);

之后，我像这样在着色器中使用texture 函数（我使用texture 而不是textureProj 的原因是因为后者似乎不支持立方体贴图阴影纹理，因为它需要vec5 类型，显然还不支持）：

vec4 posInLight4D = positionsInLight / positionsInLight.w;    // divided by the 4-th component)
vec3 texCoord = GetCubeMapTexCoord(posInLight4D.xy);    // get the texture coordinate in cube map texture. This can be assumed correct
float lightness = texture(shadowMapHardware, vec4(texCoord, posInLight4D.z));

但不幸的是，这给出了第三张图片中显示的结果。

据我了解，通过比较模式和线性滤镜的设置，显卡会进行比较一个附近的 2x2 区域并线性插值结果并通过texture 函数返回。我想我已经完成了所有必要的部分，但我仍然无法获得第二张图片中显示的确切结果。

谁能给我任何关于我可能出错的建议？非常感谢。

ps：有趣的是：我尝试了textureGather函数，它只返回比较结果而不进行过滤，它给出了精确的结果，如第二张图所示。但这缺少自动过滤程序，显然它不是硬件 PCF 的完整版本。

【问题讨论】：

标签： opengl shadow-mapping

【解决方案1】：

为了消除块状效果，我尝试在着色器中手动执行 2x2 PCF。它导致以下结果，这似乎也是正确的：

OpenGL 规范没有规定在线性插值深度比较时要使用的特定算法。但是，它通常将其描述为：

这个细节取决于实现，但r 应该是 [0,1] 范围内的值，与比较次数成正比通过或失败。

这不是很受限制，当然也不需要您认为“正确”的输出。

确实，actual PCF 与您建议的内容有很大不同。您似乎想要的仍然很块状；它只是不是 binary 块。您的算法没有在比较结果之间进行线性插值；您刚刚进行了 4 次最接近的比较并将它们平均在一起。

NVIDIA 提供给您的是 PCD 实际上假定的样子：比较结果之间的线性插值，基于您的采样点。

所以错误的是您的期望，而不是 NVIDIA。

【讨论】：

所以你的意思是通过平均比较结果，我不是在做 NVIDIA 执行的“线性插值”，对吧？我检查了你之前提供的材料，但它没有说明这个插值是如何完成的。你能告诉我更多的细节吗？谢谢。
@Narusaki：这是线性插值。它的工作原理就像在非比较情况下一样，只是它对后比较值进行插值。
哦，我想我明白你的意思了：线性插值应该使用从“中心坐标”到四个“角坐标”的距离作为“权重”，而不仅仅是将四个值取平均值“角坐标”，在这种情况下，权重为 0.25。对吗？

【解决方案2】：

根据@Nicol 的回答，我想我误解了插值的含义。以下是我对着色器级插值的实现，它看起来与问题中的第二张图片完全相同：

【讨论】：