具有多种颜色附件的多采样帧缓冲区的分辨率

Question

尝试在延迟着色之上实现抗锯齿，我尝试使用多重采样渲染缓冲区，然后使用缓冲区位块传输传递解析样本。

1. 按照延迟着色的传统做法，我使用发出 3 个颜色输出的专用着色器来渲染场景：

   • 职位
   • 法线
   • 漫反射和镜面反射

2. 然后将它们用于照明计算通道，从而产生最终的场景纹理

3. 使用简单的着色器将场景纹理渲染到全屏四边形的屏幕上

正如您可能猜到的，渲染到屏幕时，屏幕上的 MSAA 不会应用于场景纹理的内容：为了实现抗锯齿，我因此选择在步骤 1) 中使用多重采样渲染缓冲区，并引入了额外的步骤1.1) 分辨率。当然，多重采样仅对彩色图是必要的/有用的，对其他两张图来说不是必需的/有用的。

我的问题是，显然，具有多个渲染缓冲区/颜色附件的帧缓冲区只能为相同类型的附件定义；这意味着如果一个附件经过多次采样，那么所有其他附件也必须经过多次采样。

这成为分辨率期间位置和法线缓冲区的一个问题，因为几何体和照明会因抗锯齿而受到影响。

• 我对帧缓冲区附件的理解是否有效？
• 有没有办法解决这个问题，以便在漫反射和镜面贴图上仍然进行多重采样，但不影响其他贴图？

    // Create the frame buffer for deferred shading: 3 color attachments and a depth buffer
    glGenFramebuffers(1, &gBuffer);
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, gBuffer);
    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
    {
        // - Position color buffer
        glGenRenderbuffers(1, &gPosition);
        glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, gPosition);
        glRenderbufferStorageMultisample(GL_RENDERBUFFER, 8, GL_RGBA16F, w, h);
        glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, gPosition);

        // - Normal color buffer
        glGenRenderbuffers(1, &gNormal);
        glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, gNormal);
        glRenderbufferStorageMultisample(GL_RENDERBUFFER, 8, GL_RGBA16F, w, h);
        glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT1, GL_RENDERBUFFER, gNormal);

        // - Color + specular color buffer
        glGenRenderbuffers(1, &gColorSpec);
        glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, gColorSpec);
        glRenderbufferStorageMultisample(GL_RENDERBUFFER, 8, GL_RGBA, w, h);
        glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT2, GL_RENDERBUFFER, gColorSpec);

        unsigned int attachments[3] = { GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_COLOR_ATTACHMENT1, GL_COLOR_ATTACHMENT2 };
        glDrawBuffers(3, attachments);

        // - Generate the depth buffer for rendering
        glGenRenderbuffers(1, &sceneDepth);
        glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, sceneDepth);
        glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH_COMPONENT, w, h);
        glRenderbufferStorageMultisample(GL_RENDERBUFFER, 8, GL_DEPTH_COMPONENT, w, h);
        glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, sceneDepth);
    }
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

    // Create a frame buffer with 3 attachments for sample resolution
    glGenFramebuffers(1, &gFrameRes);
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, gFrameRes);
    {
        glGenTextures(1, &gPositionRes);
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, gPositionRes);
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB16F, w, h, 0, GL_RGB, GL_FLOAT, nullptr);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
        glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_2D, gPositionRes, 0);

        glGenTextures(1, &gNormalRes);
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, gNormalRes);
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA16F, w, h, 0, GL_RGBA, GL_FLOAT, nullptr);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
        glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT1, GL_TEXTURE_2D, gNormalRes, 0);

        glGenTextures(1, &gColorSpecRes);
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, gColorSpecRes);
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, w, h, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, NULL);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
        glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT2, GL_TEXTURE_2D, gColorSpecRes, 0);
    }
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);


    // ...
    //
    // Once the scene is rendered, resolve:
    glBindFramebuffer(GL_READ_FRAMEBUFFER, gBuffer);
    glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, gFrameRes);
    glReadBuffer(GL_COLOR_ATTACHMENT0);
    glDrawBuffer(GL_COLOR_ATTACHMENT0);
    glBlitFramebuffer(0, 0, sw, sh, 0, 0, sw, sh, GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_LINEAR);
    glReadBuffer(GL_COLOR_ATTACHMENT1);
    glDrawBuffer(GL_COLOR_ATTACHMENT1);
    glBlitFramebuffer(0, 0, sw, sh, 0, 0, sw, sh, GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_LINEAR);
    glReadBuffer(GL_COLOR_ATTACHMENT2);
    glDrawBuffer(GL_COLOR_ATTACHMENT2);
    glBlitFramebuffer(0, 0, sw, sh, 0, 0, sw, sh, GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_LINEAR);
    glBindFramebuffer(GL_READ_FRAMEBUFFER, 0);
    glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, 0);

上面代码示例的结果是，被照亮的对象的边缘显示出不适当的暗/黑或亮/白像素的伪像，大概是因为它们的位置和/或法线在此过程中发生了改变。

Answer 1

这成为分辨率期间位置和法线缓冲区的一个问题，因为几何体和照明会因抗锯齿而受到影响。

应该是这样。

位置和法线不使用多重采样，而获取的漫反射/镜面反射颜色却使用多重采样，这在逻辑上是不连贯的。请记住多重采样是什么：每个像素都有多个样本，来自重叠三角形的不同数据可能会写入同一像素中的不同样本。因此，您可以在同一像素中拥有来自两个或多个三角形的漫反射/镜面颜色。但这也意味着您也应该拥有与每个子像素颜色相关联的位置和法线。否则你的灯光通行证就没有意义了；您将使用位置和法线值来表示未生成它们的颜色。

适当的多重采样和延迟渲染的成本很高。使其发挥作用的唯一方法是对所有内容进行多重采样，然后在每个样本级别上执行照明通道计算。由于与超级采样相比，多重采样的大部分性能增益并不是针对每个样本进行计算，因此您只能在几何通道中获得多重采样（而不是超级采样）的好处，而不是在照明通道中。

这就是为什么人们在使用延迟渲染时试图避免多重采样的原因。这就是 FXAA 等伪抗锯齿技术存在的原因。