OpenGL：对象边缘的颜色值

Question

我实现了一个应用程序，它简单地从相机视图中渲染多边形网格的深度。

在顶点着色器中，gl_Position 是使用如下简单代码设置的。

gl_Position =  MVP * vec4(vertexPosition_modelspace,1);

在片段着色器中，返回的颜色值定义如下。

color = vec3(1-gl_FragCoord.z,1-gl_FragCoord.z,1-gl_FragCoord.z);

渲染单帧后，像素值被读取为浮点数并保存为 *.pgm 图像文件。

float* pgmBuffer = new float[width*height * 3];
glReadPixels((GLint)0, (GLint)0,
                (GLint)width, (GLint)height,
                GL_RGB, GL_FLOAT, pgmBuffer);
WritePGM(width, height, pgmBuffer, imgname);

WritePGM 的实现如下所示。目标和源索引方程用于将 glReadPixel 结果的缓冲区顺序转换为 PGM 文件格式。 像素值 [0,1] 也被转换为 [0,255]。

void OpenGL_Render::WritePGM(int width, int height, float* buffer, char* outPGM)
{
    int* gbuffer = new int[width*height];
    unsigned char *cbuffer = new unsigned char[width*height*sizeof(unsigned char)];

    int line = 1;
    for (int i = 0; i < width; i++)
    {
        for (int j = 0; j < height; j++)
        {
            int target = i*width + j;
            int source = width*height * 3 - (((i+1)*width - (j+1)) * 3);

            cbuffer[target] = buffer[source]*255;
        }

    }

    ofstream fout(outPGM);
    fout << "P5\n" << width << " " << height << "\n255\n";
    fout.write((char *)cbuffer, width*height * sizeof(unsigned char));
    fout.close();
}

这就是问题所在。当我打开结果 PGM 图像并观察像素值时，我发现在多边形网格的边缘，有一些像素值介于邻居的最小值和最大值之间，如下面的屏幕截图所示。在这里，我的意思是边缘作为多边形网格的轮廓或轮廓。

我的问题是，

1. 我猜这些中间值是从 GPU 的插值器生成的。这样对吗？仅供参考，我没有使用任何其他片段着色器，例如消除锯齿。

2. 如果正确，如何删除或禁用插值？

3. 如果是错误的，这些中间值的原因是什么？

Answer 1

我猜这些中间值是从插值器生成的 显卡。对吗？

没有。图形管道中的插值器与您在边缘看到的无关。让我解释一下插值通常用于什么。您的顶点/苔丝/几何着色器最终会产生顶点数据，即它们为每个顶点设置位置、法线和其他值。例如，每个三角形（每个顶点）只调用顶点着色器 3 次。但是片段着色器完全是另一回事。它为基元的每个片段调用（为简单起见，您可以假设片段 == 像素）。然后，如果我想获得当前片段的三角形法线向量（三角形上的点），我应该使用哪一个？一个三角形可能有三个不同的法向量！答案是：两者都不是。看，当您在顶点（以及镶嵌或几何）着色器中编写 out 变量时，片段着色器的相应 in 变量会从当前图元的所有每个顶点值中获得一个值。这允许产生以下效果：

注意右侧球体的边缘。它没有比左边更多的多边形，但它很平滑！这种效果是可能的，因为每个顶点（四个四边形相互接触的点）中的法线是球体的 true 法线。它实际上不垂直于任何周围的四边形，但实际上它是顶点的半径矢量，因为它应该在数学上正确的球体中。但是在左边的图片中，插值被关闭了，每个四边形只有一个法线（以某种方式选择）照亮，所以同一个四边形的所有像素都有相同的法线，而在右边的图片中，每个像素都有自己的法线从四边形的角插入的向量。

将上述内容应用于您的屏幕截图，我们看到插值只会在立方体的面上产生平滑渐变，而不是边缘。没有它你会得到这样的东西：

作为一个更原始的示例，假设您想要绘制一条线（例如，使用 GL_LINES），将其颜色从黑色平滑地更改为白色。但是您只能为线上的两个点设置颜色值：开始和结束。因此，如果您没有插值，您将获得完全黑色或完全白色的线条，具体取决于其他一些设置。例如，11 像素长的线如下所示：

|0.0|0.0|0.0|0.0|0.0|0.0|0.0|0.0|0.0|0.0|0.0|

但启用插值后，像素颜色会平滑变化：

|0.0|0.1|0.2|0.3|0.4|0.5|0.6|0.7|0.8|0.9|1.0|

顶点到片段着色器变量的插值默认启用，但您可以使用 flat interpolation qualifier 禁用它。

现在是第二个问题。

如果是错误的，这些中间值的原因是什么？

原因是您启用了抗锯齿功能。在不使用一些高级着色技术之前，您不需要任何额外的工作或特殊的着色器来获得抗锯齿渲染。以下是启用的抗锯齿可能来自何处的列表：

• 您在代码中的某处调用了glEnable(GL_MULTISAMPLE);。
• 您的窗口处理库已经帮您完成了。
• 在您的视频驱动程序选项中强制使用抗锯齿功能。据我记得，Windows 的 nVidia 驱动程序前段时间就有这样的功能。