Mipmap 纹理数据在发布版本中似乎已损坏

Question

我正在制作基于Maximum Mipmap structure 的高度图光线追踪器。

长话短说，我使用“最大过滤器”手动创建了具有 mipmap 级别的纹理。在调试模式下，程序运行良好且纹理正常，但在发布模式下，最后一个 mipmap 级别的下一个包含垃圾值，这会导致我的光线追踪器出现严重的视觉问题。

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关于最大 mipmap 的一些信息：

Maximum Mipmap 是一种光线遍历结构，很像四叉树，用于高度图。在 mipmap 的最低级别（级别 0）中，每个像素将包含高度图中相应补丁（4 个高度样本）的最大高度值。之后的每一层，每个纹素将包含上一层对应纹素的最大值。这将是一个“最大过滤器”，而不是通常的线性过滤器。

如果光线与 mipmap 的最高层相交，那么我们可以测试它是否仍然与下面的层相交。如果所有级别都相交，那么我们可以直接针对原始高度图数据测试相交。如果没有这种结构，我们将不得不针对高度图中的每个补丁进行测试，因此在大多数情况下，这会大大提高性能。

在我的程序中，heighmap 被预处理为每个像素代表一个补丁的格式，每个通道 (RGBA) 包含来自补丁角之一的高度样本。所以它是一种冗余格式，两个相邻像素将共享两个值。

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现在解决我遇到的问题。我正在使用 Visual Studio 2015 Community 和 OpenGL 版本 4.5 并使用调试和发布模式的默认设置进行编译，除了包含其他库及其链接器的目录数据。

当我使用 Debug Build 运行程序时，程序运行良好。当我在 Release Build 中运行它时，光线追踪的高度图有一些非常奇怪的伪影，好像 mipmap 的值有误。

所以我试图找出问题所在。而且，事实上，由于某种原因，mipmap 级别在发布版本中的值不正确，而在调试版本中则没有。但只有那个级别。所有其他级别似乎都很好。

我最有可能遇到问题的地方是我生成 mipmap 的部分。据我所知，自动生成mipmap没有“最大过滤器”，所以我手动生成它们。

这是我用来生成最大 mipmap 纹理的代码：

// Read heightfield texture into 'hfPixels'
// Texture dimensions must be Power-Of-Two+1 (Ex: 1025x1025 )

int nWidth = width - 1;
int nHeight = height - 1;

// Convert heightfield into a compact format
std::unique_ptr< Color4C[] > compactHf{ new Color4C[ nWidth * nHeight ] };
for ( int x = 0; x < nWidth; ++x ) {
    for ( int y = 0; y < nHeight; ++y ) {
        Color4C& patch = compactHf[ y * nWidth + x ];
        patch.setColor(
            hfPixels[ y * width + x ].red,
            hfPixels[ y * width + x + 1 ].red,
            hfPixels[ (y+1) * width + x ].red,
            hfPixels[ (y+1) * width + x  + 1].red );
    }
}
hfTexPixels.deletePixelArray();
if ( !_hfCompact.loadTexture( compactHf.get(), nWidth, nHeight ) ) {
    return false;
}

// Generate the finest mipmap level
std::unique_ptr<GLubyte[]> previousMipmapLevel{ new GLubyte[ nWidth * nHeight ] };

for ( int x = 0; x < nWidth; ++x ) {
    for ( int y = 0; y < nHeight; ++y ) {
        Color4C& patch = compactHf[ y* nWidth + x ];
        previousMipmapLevel[ y*nWidth + x ] =
            max( max( patch.red, patch.green ),
                 max( patch.blue, patch.alpha ) );
    }
}
if ( !_maximumMipmaps.createSpecialTexture( nWidth, nHeight, GL_R8, GL_RED, previousMipmapLevel.get() ) ) {
    std::cout << "Error loading mipmap texture" << std::endl;
    return false;
}

int maxLevel = (int)log2( nWidth );
std::cout << "Max LOD: " << maxLevel << std::endl;

// Generate remaining mipmap levels
for ( int level = 1; level <= maxLevel; ++level ) {
    int prevWidth = nWidth;
    int prevHeight = nHeight;
    nWidth /= 2;
    nHeight /= 2;

    std::unique_ptr<GLubyte[]> nextMipmapLevel{ new GLubyte[ nWidth * nHeight ] };

    for ( int x = 0; x < nWidth; ++x ) {
        for ( int y = 0; y < nHeight; ++y ) {
            int pix = x * 2;

            nextMipmapLevel[ y * nWidth + x ] =
                max(
                    max( previousMipmapLevel[ (y*2) * prevWidth + pix ], previousMipmapLevel[ (y*2) * prevWidth + pix + 1 ] ),
                    max( previousMipmapLevel[ (y*2 + 1 ) * prevWidth + pix ], previousMipmapLevel[ (y*2+1) * prevWidth + pix + 1 ] ) );
        }
    }

    _maximumMipmaps.bindTexture();
    glTexImage2D( GL_TEXTURE_2D, level, GL_R8, nWidth, nHeight, 0, GL_RED, GL_UNSIGNED_BYTE, nextMipmapLevel.get() );
    if ( getOpenGLError( "Error loading mipmap level." ) ) {
        std::cout << "Error loading mipmap level(" << level << ")" << std::endl;
        return false;
    }
    _maximumMipmaps.unbindTexture();

    previousMipmapLevel.swap( nextMipmapLevel );
}
_lastLevel = maxLevel;

_maximumMipmaps.setMinMagFilter( GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST, GL_NEAREST );
_maximumMipmaps.setWrapMode( GL_CLAMP_TO_EDGE, GL_CLAMP_TO_EDGE );


return true;

如果您想知道，“createSpecialTexture”函数将使用以下代码：

bool Texture::createSpecialTexture( int width, int height, GLenum internalFormat, GLenum format, void* data ) {
glGenTextures( 1, &textureId );

if ( getOpenGLError( "Unable to generate TextureID." ) ) {
    return false;
}

glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, textureId );
glTexImage2D( GL_TEXTURE_2D, 0, internalFormat, width, height, 0, format, GL_UNSIGNED_BYTE, data );
glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST );
glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST );
glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE );
glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE );

mipmap 级别如下所示，由 1025x1025 高度图（预处理后为 1024x1024）构建而成：

调试构建

Release Build - 注意下一层（2x2 mipmap）是如何有两个黑色纹素的。最后一层没有显示。

这段代码似乎可以在调试模式下工作，但不能在发布模式下工作，其中倒数第二个 mipmap 级别包含两个纹素中的垃圾值。

我尝试对发送到特定 mipmap 级别的数据进行硬编码，但没有效果。甚至对这个函数进行重新编码，同样的事情一直在发生。我错过了某种初始化吗？我是否使用了错误的 OpenGL 函数？我是否陷入了所谓的陷阱之一？会不会是编译器/opengl 错误..？

非常欢迎任何关于可能出错的提示。

编辑 1： 今天我尝试使用 GL_RGBA 将纹理格式更改为常规纹理。 mipmap 损坏不再发生，但现在我的 mipmap 需要所有 4 个颜色通道来存储，而我只需要一个。 mipmap 和 GL_R8 / GL_RED 之间是否存在某种不兼容？

Answer 1

你看过 glPixelStore 吗？看起来有一个 GL_UNPACK_ALIGNMENT 选项可能会影响数据的加载方式。它说初始值为 4，根据您的具体情况，这会将您的第二行放到其他地方。不知道为什么它会在调试中工作，但在这种情况下不能发布。