Opengl GLSL中的HDR、自适应色调映射和MSAA

为了努力自学OpenGL，我正在用自己的方式学习OpenGL

我目前正试图找出如何结合HDR和MSAA（如第9章所述）

对于HDR，这本书提出了一种自适应色调映射的方法，该方法基于计算每个片段5x5卷积滤波器的平均亮度

对于MSAA，使用的方法通过从样本距离计算的权重对所有样本进行平均

我尝试将这两种颜色结合在一起，可以在下面的pastebin中找到，将色调映射应用于每个样本，然后对它们进行平均，以计算最终的片段颜色

性能很糟糕（正如人们可能已经预料到的那样？）：在每个样本25次查找的情况下，4xMSAA的查找次数是4次，我猜GPU大部分时间都在查找我的FBO纹理。切换到由代码中的use_HDR uniform控制的代码路径会使简单场景的性能从400+fps下降到10以下

我的问题有两个：

• 这是执行色调映射的明智方法吗？如果没有，你有什么建议

• MSAA和基于卷积的滤波器应该如何组合？我猜对于任何需要查找相邻纹理的过滤器，例如几乎任何类似bloom、blur等的东西，我都会再次遇到这个问题

代码：

#版本330
在数据中
{
vec4位；
vec4正常；
vec4颜色；
vec2-texCoord；
mat4mvp；
mat4 mv；
}gdata；
输出vec4输出颜色；
均匀取样器2dms-tex；
均匀取样器1d-lum\u-to\u暴露；
均匀的缓冲重量；
统一整数抽样数；
统一布勒用途；
vec4色调映射（vec4颜色，浮点表达式）
{
返回1.0f-exp2（-color*exp）；
}
常数ivec2 tc_偏移量[25]=ivec2[]（ivec2（-2，-2），ivec2（-1，-2），ivec2（0，-2），ivec2（1，-2），ivec2（2，-2），
ivec2（-2，-1），ivec2（-1，-1），ivec2（0，-1），ivec2（1，-1），ivec2（2，-1），
ivec2（-2,0），ivec2（-1,0），ivec2（0,0），ivec2（1,0），ivec2（2,0），
ivec2（-2,1），ivec2（-1,1），ivec2（0,1），ivec2（1,1），ivec2（2,1），
ivec2（-2,2），ivec2（-1,2），ivec2（0,2），ivec2（1,2），ivec2（2,2））；
void main（）
{
ivec2 itexcoords=ivec2（地板（纹理尺寸（tex）*gdata.texCoord））；
float tex_size_x=纹理尺寸（tex）.x；
float tex_size_y=纹理化（tex）.y；
outputColor=vec4（0.0f、0.0f、0.0f、1.0f）；
//对于多样本缓冲区中的每个样本。。。
对于（int i=0；i

据我所知，从GLSL代码中，一个像素的所有样本的权重都是相等的。由此我得出结论，代码对每个像素的这些样本的总和感兴趣。总和是平均数乘以样本数。从这里至少可以看出两种优化技术。两者都使用一个中间的单采样纹理，您的代码应该从中采样，而不是原始的多采样纹理：

（精确到你正在做的事情）。使用着色器生成中间纹理，该着色器写入每个像素的平均采样数

（快速逼近）。让中间纹理恰好是已解析的原始纹理。可以通过调用

glBlitFramebuffer（）

有效地完成。这将产生稍有不同的结果（因为采样位置不在网格上），但对于任务-HDR-来说，这不重要，因为这几乎是一个近似值：）

---

祝你好运

我没有《超级圣经》的副本，因此我不知道它们的确切主张，但这种方法似乎效率很低，而且不精确：您的5x5过滤器只访问每个texel的第I个样本，而完全忽略了其他样本

对于过滤阶段，正如kvark已经建议的那样，我将使用

glBlitFramebuffer

在另一个纹理中进行解析，以在HDR中累积所有样本。在那之后，在另一个HDR纹理中进行过滤，可能使用a来获得性能，甚至使用GPU硬件来帮助进一步提高性能

#version 330
in Data
{
    vec4 position;
    vec4 normal;
    vec4 color;
    vec2 texCoord;
    mat4 mvp;
    mat4 mv;
} gdata;

out vec4 outputColor;
uniform sampler2DMS tex;
uniform sampler1D lum_to_exposure;
uniform samplerBuffer weights;
uniform int samplecount;
uniform bool use_HDR;

vec4 tone_map(vec4 color, float exp)
{
    return 1.0f - exp2(-color * exp);
}

const ivec2 tc_offset[25] = ivec2[](ivec2(-2, -2), ivec2(-1, -2), ivec2(0, -2), ivec2(1, -2), ivec2(2, -2),
                                    ivec2(-2, -1), ivec2(-1, -1), ivec2(0, -1), ivec2(1, -1), ivec2(2, -1),
                                    ivec2(-2,  0), ivec2(-1,  0), ivec2(0,  0), ivec2(1,  0), ivec2(2,  0),
                                    ivec2(-2,  1), ivec2(-1,  1), ivec2(0,  1), ivec2(1,  1), ivec2(2,  1),
                                    ivec2(-2,  2), ivec2(-1,  2), ivec2(0,  2), ivec2(1,  2), ivec2(2,  2));

void main()
{
    ivec2 itexcoords = ivec2(floor(textureSize(tex) * gdata.texCoord));
    float tex_size_x = textureSize(tex).x;
    float tex_size_y = textureSize(tex).y;
    outputColor = vec4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    // for each sample in the multi sample buffer...
    for (int i = 0; i < samplecount; i++)
    {
        // ... calculate exposure based on the corresponding sample of nearby texels
        vec4 sample;
        if (use_HDR)
        {
            sample = texelFetch(tex, itexcoords, i);

            // look up a 5x5 area around the current texel
            vec4 hdr_samples[25];
            for (int j = 0; j < 25; ++j)
            {
                ivec2 coords = clamp(itexcoords + tc_offset[j], ivec2(0, 0), ivec2(tex_size_x, tex_size_y));
                hdr_samples[j] = texelFetch(tex, coords, i);
            }
            // average the surrounding texels
            vec4 area_color = (
                     ( 1.0f * (hdr_samples[0] + hdr_samples[4] + hdr_samples[20] + hdr_samples[24])) +
                     ( 4.0f * (hdr_samples[1] + hdr_samples[3] + hdr_samples[5] + hdr_samples[9]
                             + hdr_samples[15] + hdr_samples[19] + hdr_samples[21] + hdr_samples[23])) +
                     ( 7.0f * (hdr_samples[2] + hdr_samples[10] + hdr_samples[14] + hdr_samples[22])) +
                     (16.0f * (hdr_samples[6] + hdr_samples[8] + hdr_samples[16] + hdr_samples[18])) +
                     (26.0f * (hdr_samples[7] + hdr_samples[11] + hdr_samples[13] + hdr_samples[17])) +
                     (41.0f * (hdr_samples[12]))
                     ) / 273.0f;
            // RGB to luminance formula : lum = 0.3R + 0.59G + 0.11B
            float area_luminance = dot(area_color.rgb, vec3(0.3, 0.59, 0.11));
            float exposure = texture(lum_to_exposure, area_luminance/2.0).r;
            exposure = clamp(exposure, 0.02f, 20.0f);


            sample = tone_map(sample, exposure);
        }
        else
            sample = texelFetch(tex, itexcoords, i);

        // weight the sample based on its position
        float weight = texelFetch(weights, i).r;
        outputColor += sample * weight;
    }
}