OpenGL GBuffer 法线和深度缓冲区问题

Question

我终于让我的 GBuffer 工作了（不是真的），但现在我遇到了一些奇怪的问题，我不知道为什么。

当我在屏幕上绘制法线纹理时，法线总是显示给我（蓝色总是指向相机）。我不知道如何正确解释，所以这里有一些屏幕：

（我认为这就是为什么我的光照通道看起来很奇怪的问题）

这是我创建 GBuffer 的方法：

glGenFramebuffers(1, &fbo);
glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, fbo);

// generate texture object
glGenTextures(GBUFFER_NUM_TEXTURES, textures);
for (unsigned int i = 0; i < 4; i++)
{
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[i]);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA16F, width, height, 0, GL_RGBA, GL_FLOAT, 0);
    glFramebufferTexture2D(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0 + i, GL_TEXTURE_2D, textures[i], 0);

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

// generate depth texture object
glGenTextures(1, &depthStencilTexture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, depthStencilTexture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_DEPTH_COMPONENT32, width, height, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT,NULL);
glFramebufferTexture2D(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_TEXTURE_2D, depthStencilTexture, 0);

// generate output texture object
glGenTextures(1, &outputTexture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, outputTexture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB32F, width, height, 0, GL_RGB, GL_FLOAT, NULL);
glFramebufferTexture2D(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT4, GL_TEXTURE_2D, outputTexture, 0);

GLenum Status = glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER);
assert(Status == GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE);

glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, 0);

这里是几何通道：

glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glDepthMask(true);
glCullFace(GL_BACK);

glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, fbo);

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

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

glLoadIdentity();
camera.Render();

geoProgram->Use();

GLfloat mat[16];

glPushMatrix();
glTranslatef(0,0,-20);
glRotatef(rot, 1.0, 0, 0);
glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX,mat);
glUniformMatrix4fv(worldMatrixLocation, 1, GL_FALSE, mat);
glutSolidCube(5);
glPopMatrix();

glPushMatrix();
glTranslatef(0,0,0);
glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX,mat);
glUniformMatrix4fv(worldMatrixLocation, 1, GL_FALSE, mat);
gluSphere(sphere, 3.0, 20, 20);
glPopMatrix();

glDepthMask(false);
glDisable(GL_DEPTH_TEST);

这里是几何通道着色器：

[Vertex]
varying vec3 normal;
varying vec4 position;
uniform mat4 worldMatrix;

void main( void )
{       
    gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;
    position = worldMatrix * gl_Vertex;
    normal = (worldMatrix * vec4(gl_Normal, 0.0)).xyz;
    gl_TexCoord[0]=gl_MultiTexCoord0;
}


[Fragment]
varying vec3 normal;
varying vec4 position;

void main( void )
{
    gl_FragData[0] = vec4(0.5, 0.5, 0.5, 1);//gl_Color;
    gl_FragData[1] = position;
    gl_FragData[2] = vec4(normalize(normal),0);
    gl_FragData[3] = vec4(gl_TexCoord[0].st, 0, 0);
}

抱歉，问题/代码片段太长，但我不知道下一步该做什么，我用其他 GBuffer 实现检查了所有内容，但找不到错误。

//编辑：

好吧，看来你是对的，问题不在于 gbuffer，而在于光照通道。我玩了很多，但不能让它工作:(

这是光照通道：

[vs]
void main( void )
{
   gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;
}

[fs]
uniform sampler2D colorMap;
uniform sampler2D positionMap;
uniform sampler2D normalMap;
uniform sampler2D texcoordMap;

uniform vec2 screenSize;
uniform vec3 pointLightPostion;
uniform vec3 pointLightColor;
uniform float pointLightRadius;


void main( void )
{
    float lightDiffuse = 0.5;
    float lightSpecular = 0.7;
    vec3 lightAttenuation = vec3(1.4, 0.045, 0.00075);

    vec2 TexCoord = gl_FragCoord.xy / screenSize.xy;
    vec3 WorldPos = texture2D(positionMap, TexCoord).xyz;
    vec3 Color = texture(colorMap, TexCoord).xyz;
    vec3 normal = texture(normalMap, TexCoord).xyz;
    normal = normalize(normal);

    vec3 lightVector = WorldPos - pointLightPostion;
    float dist = length(lightVector);
    lightVector = normalize(lightVector);

    float nDotL = max(dot(normal, lightVector), 0.0);
    vec3 halfVector = normalize(lightVector - WorldPos);
    float nDotHV = max(dot(normal, halfVector), 0.0);

    vec3 lightColor = pointLightColor;
    vec3 diffuse =  lightDiffuse * nDotL;
    vec3 specular = lightSpecular * pow(nDotHV, 1.0) * nDotL;
    lightColor += diffuse + specular;

    float attenuation = clamp(1.0 / (lightAttenuation.x + lightAttenuation.y * dist + lightAttenuation.z * dist * dist), 0.0, 1.0);


    gl_FragColor = vec4(vec3(Color * lightColor * attenuation), 1.0);
}

如有必要，我还可以发布 sencil pass 和/或所有其他处理。

Answer 1

我知道这有点老了，但我想让你知道，经过大量研究后，我一切正常！ 如果有人遇到类似/相同的问题，我只是想在这里发布。

实际上位置图是完全错误的（我的光照模型也是如此，但那是另一回事:)）。正如你已经说过的，我正在使用固定的管道功能（这真的很愚蠢）。 实际的失败是我得到了“模型矩阵”

glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX,mat);
glUniformMatrix4fv(worldMatrixLocation, 1, GL_FALSE, mat);

这实际上是固定管道中的模型矩阵 * 视图矩阵。所以我将所有内容都更改为自定义模型计算，瞧，位置图是正确的。 （你也可以使用固定函数管道并设置一个具有匹配值的自定义模型矩阵，并将其作为模型矩阵输入到着色器中，但这只是脏）。 多亏了你，我走上了正确的道路，并设法了解矩阵计算和着色器等更多！

顺便说一句：gbuffer 现在看起来像这样（纹理位置实际上是不必要的:)）：

Answer 2

查看您的解决方案，从您在 cmets 中发布的链接中，我首先想到的是： 在光照通道顶点着色器中，您可以这样做

viewSpace = gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex;

然后在片段着色器中进行操作

vec3 lightPos = pointLightPostion * viewSpace;
vec3 WorldPos = texture2D(positionMap, TexCoord) * viewSpace;
vec3 normal = texture2D(normalMap, TexCoord) * viewSpace;

这完全没有意义。
现在，您正在执行延迟着色，这是现代 openGL (3.2+) 的一种典型技术，在古代硬件中表现不佳，我认为您使用了 this tutorial 形式的东西，这也是现代 openGL，所以为什么你用glPushMatrix 之类的旧东西吗？太糟糕了，我从来没有学过旧的 openGL，所以我并不总是确定我能正确理解你的代码。
顺便说一句，回到几何通道。在顶点着色器中，你做

position = gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex;
normal = (modelMatrix * vec4(gl_Normal,0.0)).xyz;

但是你在视图空间中有位置，在模型空间中是正常的。 （如果您传递给着色器的 modelMatrix 确实是模型矩阵，因为从您的屏幕截图来看，法线似乎在视图空间中）。 另外，请注意，如果法线不在视图空间中，而是在模型空间中，则必须对它们进行偏置和缩放，normal = 0.5f*(modelMatrix * vec4(gl_Normal,0.0)).xyz +1.0f;。我只是去

position = gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex;
normal = (gl_ModelViewMatrix * vec4(gl_Normal,0.0)).xyz;

请记住，重要的是您在同一个空间中同时拥有位置和法线。您可以使用世界空间或视图空间，但请坚持您的选择。 在光照通道中，只需做

vec3 WorldPos = texture2D(positionMap, TexCoord).rgb;
vec3 normal = texture2D(normalMap, TexCoord).rgb;
vec3 lightVector = WorldPos - pointLightPostion;

并确保pointLightPostion 位于您决定的同一空间中，方法是在您的应用程序中，在 CPU 端对其进行转换，然后将其传递给已经转换的 openGL。

另外，我不明白你为什么这样做

lightColor += diffuse + specular;

不是

lightColor *= diffuse + specular;

这样，您的照明中就会有一个自发光组件，其中包含您的光的颜色以及没有它的漫反射和镜面反射。这似乎不是一个好的选择，尤其是在延迟着色中，您可以轻松地在整个帧上执行环境通道。

希望我能帮上忙。太糟糕了，我不使用 glut，我无法构建你的代码。

编辑
要将pointLightPostion（我假设它已经在世界空间中）转换为视图空间，只需这样做

pointLightPostion = (ViewMatrix * glm::vec4(pointLightPostion,1.0f)).xyz;