Z-Buffer 的奇怪行为答案

【问题标题】：Weird behaviour of Z-BufferZ-Buffer 的奇怪行为
【发布时间】：2015-07-05 16:06:29
【问题描述】：

我正在使用延迟着色方法来渲染场景，但由于 Z-Buffer 的奇怪行为，我遇到了 Skybox 技术的问题。我创建了额外的帧缓冲区并附加了 5 个纹理，其中一个用作深度缓冲区。第一个通道是几何通道，它用所需的数据填充纹理，第二个通道渲染最终对象，并将纹理和闪电应用于主帧缓冲区，最后一个通道渲染天空盒。问题是 Skybox 被忽略（Z-Buffer 检查失败，所以它是不可见的）。

在渲染天空盒时，我将辅助帧缓冲区映射为 GL_READ_FRAMEBUFFER，将主帧缓冲区（屏幕）映射为 GL_DRAW_FRAMEBUFFER，因此可以使用辅助帧缓冲区的深度缓冲区，然后我将深度函数设置为 GL_LEQUAL。只有当我将深度函数更改为 GL_GREATER（或 GL_ALWAYS）时，才能看到天空盒，但它是在对象之上渲染的。

顶点着色器：

#version 330

layout (location = 0) in vec3 Position;

uniform mat4 M;
uniform mat4 V;
uniform mat4 P;

out vec3 TexCoord0;

void main()
{
    vec4 MVP_Pos = P * V * M * vec4(Position, 1.0);
    gl_Position = MVP_Pos.xyww;
    TexCoord0 = Position;
}

模型矩阵是天空盒到相机坐标的转换结果。

glDepthFunction 设置为 GL_LEQUAL：

glDepthFunction 设置为 GL_GREATER：

Z-Buffer 的内容：

更新 1：我尝试过像这样使用 glBlitFramebuffer：

glBindFramebuffer(GL_READ_FRAMEBUFFER, m_fbo); //Additional framebuffer
glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, 0);
glDepthMask(GL_TRUE);
glBlitFramebuffer(0, 0, WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT, 0, 0, WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT, GL_DEPTH_BUFFER_BIT, GL_NEAREST);

但它不起作用。主深度缓冲区包含黑色像素数组。

更新 2：

//FBO initialization
glGenFramebuffers(1, &m_fbo);
glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, m_fbo);

// Create gbuffer textures
glGenTextures(ARRAY_SIZE_IN_ELEMENTS(m_textures), m_textures);
glGenTextures(1, &m_depthTexture);

for (unsigned int i = 0; i < ARRAY_SIZE_IN_ELEMENTS(m_textures); i++) {
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_textures[i]);

    glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
    glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);

    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB32F, WindowWidth, WindowHeight, 0, GL_RGB, GL_FLOAT, NULL);

    glFramebufferTexture2D(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0 + i, GL_TEXTURE_2D, m_textures[i], 0);
    }

// depth buffer
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_depthTexture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_DEPTH_COMPONENT32F, WindowWidth, WindowHeight, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT,
        NULL);
glFramebufferTexture2D(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_TEXTURE_2D, m_depthTexture, 0);

GLenum DrawBuffers[] = { GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_COLOR_ATTACHMENT1, GL_COLOR_ATTACHMENT2, GL_COLOR_ATTACHMENT3 };
glDrawBuffers(ARRAY_SIZE_IN_ELEMENTS(DrawBuffers), DrawBuffers);

GLenum Status = glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER);

if (Status != GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE) {
    fprintf(stderr, "FB error, status: 0x%x\n", Status);
    return false;
}

天空盒缓冲区：

GLfloat cube_vertices[] = {
        // front
        -1.0, -1.0, 1.0,
        1.0, -1.0, 1.0,
        1.0, 1.0, 1.0,
        -1.0, 1.0, 1.0,
        // back
        -1.0, -1.0, -1.0,
        1.0, -1.0, -1.0,
        1.0, 1.0, -1.0,
        -1.0, 1.0, -1.0,
    };

    GLushort cube_elements[] = {
        // front
        0, 1, 2,
        2, 3, 0,
        // top
        3, 2, 6,
        6, 7, 3,
        // back
        7, 6, 5,
        5, 4, 7,
        // bottom
        4, 5, 1,
        1, 0, 4,
        // left
        4, 0, 3,
        3, 7, 4,
        // right
        1, 5, 6,
        6, 2, 1,
    };

【问题讨论】：

最后一次渲染 Skybox 为什么？你不能先渲染天空盒，然后在上面混合其他东西吗？（可能是清除深度，或者禁用深度测试等）
@peppe 如果天空盒是在第一遍绘制时，着色器将需要设置屏幕上的每个像素，但在最后一遍早期深度测试可以提供巨大的速度提升，因为通常只有一小部分天空盒是可见的。
我从没想过绘制天空盒会限制填充率...
@peppe：你认为天空盒渲染还会受到什么限制？它主要使用填充率。这绝对是图形供应商的推荐。 “做会被扔掉的工作毫无意义”。你为什么要先做这项工作？
当然，但同时它在大多数时候都是微不足道的。无论如何，也许你可以把它印出来。

标签： c++ opengl glsl zbuffer skybox

【解决方案1】：

渲染天空盒时，我将辅助帧缓冲区映射为 GL_READ_FRAMEBUFFER 和主帧缓冲区（屏幕）作为 GL_DRAW_FRAMEBUFFER，所以是二级framebuffer的深度缓冲区可以用，

事情不是这样运作的。 GL_READ_FRAMEBUFFER 与深度测试无关。它用作glReadPixels 或glBlitFramebuffer 等操作的源。但是对于任何类型的渲染，只有GL_DRAW_FRAMEBUFFER 是相关的。这包括深度测试。

不幸的是，您不能将用户定义的渲染目标（如渲染缓冲区或纹理）与窗口系统提供的缓冲区混合在一起，因此您在使用特定深度测试时无法渲染到最终屏幕。因此，您要么必须使用自定义深度缓冲区对 FBO 进行额外的渲染传递，然后将结果 blit 到屏幕上，要么您可以将自定义深度缓冲区的内容 blit 到提供的窗口系统并使用它进行渲染。

【讨论】：

使用 glBlitFramebuffer 是我尝试做的第一件事，但是它不起作用。
@romu4：嗯，还有很多事情还不清楚，例如，你试图在哪个深度绘制天空盒，你如何设置你的 FBO 和深度缓冲区/纹理等等。这个答案确实集中在原始问题描述的方法中绝对错误的事情上。
感谢您的回答。我在主帖中添加了 FBO 初始化代码和 Skybox 缓冲区内容。纹理缓冲区似乎工作得很好，唯一的问题是 Z-Buffer，glBlitFramebuffer 不起作用。

【解决方案2】：

我找到了解决方案。额外的帧缓冲区有 32 位/像素，但主帧缓冲区只有 24，这阻止了 glBlitFramebuffer 工作。所以正确的帧缓冲初始化应该是这样的：

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_DEPTH_COMPONENT24, WindowWidth, WindowHeight, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT,
        NULL);

【讨论】：