正向渲染多个渲染过程

Question

我试图在我的简单OpenGL渲染器中实现PBR，并尝试使用多个照明过程，我使用每个灯光一个过程进行渲染，如下所示：

1-第一遍=深度

2秒传递=环境光

3- 3 ..N表示场景中的所有灯光。

我对过程3..n使用混合函数glBlendFunc(GL_ONE，GL_ONE)，并在每个片段着色器的末尾执行伽马校正。

但是我仍然有一个输出图像的问题，它看起来很嘈杂，特别是当我使用纹理贴图的时候。

这些步骤有什么问题吗?或者这个过程有什么改进吗？

Answer 1

所以基本上，你计算的是

f(x) = a^gamma + b^gamma + ...

然而，您真正想要的(正如@NicolBolas已经在评论中指出的那样)是

g(x) = (a + b + ...)^gamma

现在，f(x)和g(x)只有在像gamma=1这样无用的情况下才是平等的。你不能简单地以这种方式附加分解像power这样的非线性函数。

正确的解决方案是在线性空间中将所有东西混合在一起，然后对每个光源的线性贡献的总和进行伽马校正。

然而，实现这一点将导致几个技术问题。首先也是最重要的是，标准的每通道8位不足以存储线性颜色值。使用这种用于累加步骤的格式将导致强烈可见的色带伪影。有两种方法可以解决这个问题：

1. 对累积帧缓冲区使用更高的位/通道格式。您将需要单独的gamma校正过程，因此需要通过FBO设置渲染到纹理。在这方面，GL_RGBA16F似乎是一种特别好的格式。由于使用PBR照明模型，因此还可以使用0,1以外的颜色值，并且在最终过程中应用适当的色调贴图，而不是简单的gamma校正。请注意，虽然您可能不需要alpha chanell，但这里仍使用RGBA格式，RGB格式根本不是GL规范所要求的颜色缓冲格式，因此它们可能不支持仍为8位/分量格式的数据，伽马校正。这里的关键是，混合仍然必须在线性空间中完成，因此目标帧缓冲区颜色值必须在混合之前重新线性化。这可以通过使用GL_SRGB8_ALPHA8格式的帧缓冲区并启用GL_FRAMEBUFFER_SRGB来实现。在这种情况下，图形处理器将在将碎片颜色写入帧缓冲区时自动应用标准sRGB gamma校正(当前您的片段着色器正在执行此操作)，但在访问这些值时也会导致sRGB线性化，包括用于混合。OpenGL 4.6 core profile spec在"17.3.6.1混合方程“一节中陈述：

如果启用了FRAMEBUFFER_SRGB，并且与目标缓冲区对应的帧缓冲区附件的FRAMEBUFFER_ATTACHMENT_COLOR_ENCODING值为SRGB (请参见9.2.3节)，则R、G和B目标颜色值(从定点转换为浮点之后)将被视为针对sRGB颜色空间进行了编码，因此必须在将其用于混合之前进行线性化。每个R、G和B组件的转换方式与8.24节中为sRGB纹理组件所述的方式相同。

方法1将是更通用的方法，而方法2有几个缺点：

• 线性化/去离子化被多次执行，由于仍然只使用8位整数，因此可能会浪费一些
• 的处理能力，整体质量将较低。在每个混合步骤之后，结果会四舍五入到下一个可表示的数字，所以你会得到更多的量化噪声。
• 你仍然被限制在0,1中的颜色值，并且不能(很容易)做更有趣的色调映射和HDR渲染效果

但是，方法2也有优势：

• 不需要单独的最终gamma校正过程
• 如果您的平台/窗口系统支持sRGB帧缓冲区，则可以直接为窗口创建sRGB像素格式/可视，并且根本不需要任何渲染到纹理的步骤。基本上，请求一个sRGB帧缓冲区并启用GL_FRAMEBUFFER_SRGB就足以实现这一点。