OpenGL 抗锯齿

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OpenGL 抗锯齿

2023-06-30 12:47| 来源: 网络整理| 查看: 265

1.简介

你可以看到,我们只是绘制了一个简单的立方体,你就能注意到它存在锯齿边缘。

可能不是非常明显,但如果你离近仔细观察立方体的边缘,你就应该能够看到锯齿状的图案。如果放大的话,你会看到下面的图案:

你能够清楚看见形成边缘的像素。这种现象被称之为走样(Aliasing)。有很多种抗锯齿(Anti-aliasing,也被称为反走样)的技术能够帮助我们缓解这种现象,从而产生更平滑的边缘。

2.超采样抗锯齿(Super Sample Anti-aliasing, SSAA)的技术

会使用比正常分辨率更高的分辨率(即超采样)来渲染场景,当图像输出在帧缓冲中更新时,分辨率会被下采样至正常的分辨率。这些额外的分辨率会被用来防止锯齿边缘的产生。虽然它确实能够解决走样的问题,但是由于这样比平时要绘制更多的片段,它也会带来很大的性能开销。所以这项技术只拥有了短暂的辉煌。

3.多重采样

这里我们可以看到一个屏幕像素的网格,每个像素的中心包含有一个采样点(Sample Point),它会被用来决定这个三角形是否遮盖了某个像素。图中红色的采样点被三角形所遮盖,在每一个遮住的像素处都会生成一个片段。虽然三角形边缘的一些部分也遮住了某些屏幕像素,但是这些像素的采样点并没有被三角形内部所遮盖,所以它们不会受到片段着色器的影响。

你现在可能已经清楚走样的原因了。完整渲染后的三角形在屏幕上会是这样的:

多重采样所做的正是将单一的采样点变为多个采样点。我们不再使用像素中心的单一采样点,取而代之的是以特定图案排列的4个子采样点。我们将用这些子采样点来决定像素的遮盖度。当然,这也意味着颜色缓冲的大小会随着子采样点的增加而增加。 

MSAA真正的工作方式是,无论三角形遮盖了多少个子采样点,每个像素只运行一次片段着色器。片段着色器所使用的顶点数据会插值到每个像素的中心,所得到的结果颜色会被储存在每个被遮盖住的子采样点中。当颜色缓冲的子样本被图元的所有颜色填满时,所有的这些颜色将会在每个像素内部平均化。因为上图的4个采样点中只有2个被遮盖住了,这个像素的颜色将会是三角形颜色与其他两个采样点的颜色(在这里是无色)的平均值,最终形成一种淡蓝色。 

颜色缓冲中所有的图元边缘将会产生一种更平滑的图形。让我们来看看前面三角形的多重采样会是什么样子:

简单来说,一个像素中如果有更多的采样点被三角形遮盖,那么这个像素的颜色就会更接近于三角形的颜色。如果我们给上面的三角形填充颜色,就能得到以下的效果:

对于每个像素来说,越少的子采样点被三角形所覆盖,那么它受到三角形的影响就越小。三角形的不平滑边缘被稍浅的颜色所包围后,从远处观察时就会显得更加平滑了。

示例:Qt中设置采样点

QSurfaceFormat format; format.setSamples(4); // Set the number of samples used for multisampling setFormat(format); // Note we set the format on the window... 4.离屏MSAA

有两种方式可以创建多重采样缓冲,将其作为帧缓冲的附件:纹理附件和渲染缓冲附件,这和在帧缓冲中的普通附件很相似。

多重采样纹理附件

为了创建一个支持储存多个采样点的纹理,我们使用glTexImage2DMultisample来替代glTexImage2D,它的纹理目标是GL_TEXTURE_2D_MULTISAPLE。

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE, tex); glTexImage2DMultisample(GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE, samples, GL_RGB, width, height, GL_TRUE); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE, 0);

我们使用glFramebufferTexture2D将多重采样纹理附加到帧缓冲上,但这里纹理类型使用的是GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE。

glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE, tex, 0);

多重采样渲染缓冲对象

和纹理类似,创建一个多重采样渲染缓冲对象并不难。我们所要做的只是在指定(当前绑定的)渲染缓冲的内存存储时,将glRenderbufferStorage的调用改为glRenderbufferStorageMultisample就可以了。

glRenderbufferStorageMultisample(GL_RENDERBUFFER, 4, GL_DEPTH24_STENCIL8, width, height);

渲染到多重采样帧缓冲

一个多重采样的图像包含比普通图像更多的信息,我们所要做的是缩小或者还原图像。多重采样帧缓冲的还原通常是通过glBlitFramebuffer来完成,它能够将一个帧缓冲中的某个区域复制到另一个帧缓冲中,并且将多重采样缓冲还原。

glBindFramebuffer(GL_READ_FRAMEBUFFER, multisampledFBO); glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, 0); glBlitFramebuffer(0, 0, width, height, 0, 0, width, height, GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_NEAREST); 5.相关参考

OpenGL 帧缓冲_Mr.codeee的博客-CSDN博客



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