WebGL2系列之多采样渲染缓冲对象

作者: ITman彪叔 | 来源:发表于2019-07-14 22:30 被阅读1次

    在很久很久以前,盘古开辟了天地,他的头顶着天,脚踩着地,最后他挂了。他的毛发变成了森林,他的血液变成了河流,他的肌肉变成了大地。。。。。。
    卡!
    哦,不对,在很久很久以前,你属于我,我拥有你。
    你还有没有程序员的自我修养啦。
    不好意思,串戏了,下面进入。。。主题
    本文适合对webgl、计算机图形学、前端可视化感兴趣的读者。

    在很久很久以前,使用WebGL1的时候,只能在默认的绘制的缓冲区上面使用MSAA,而不能在帧缓冲区上面实现,更加形象的说就是:MSAA不能用于离屏渲染。
    如果需要在帧缓冲区(离屏渲染)上面实现去锯齿效果,需要在贴图内容上使用自己实现的post -process的AA,比如:

    多采样渲染缓冲对象

    在WebGL2中,有了一个新的特性,叫做Multisampled Renderbuffer,恩,中文呢就叫做: 多采样渲染缓冲对象吧;通过多采样渲染缓冲对象,可以在帧缓冲区的渲染缓冲对象上实现MSAA(multisampled antialiasing), 然后通过下面的流程实现最终实现渲染的去锯齿:

    pre-z pass –> rendering pass to FBO –> postprocessing pass –> render to window
    

    renderbufferStorageMultisample

    和多采样渲染缓冲对象相关的一个重要的函数就是gl.renderbufferStorageMultisample,下面是函数的签名:

    gl.renderbufferStorageMultisample(target, samples, internalFormat, width, height);
    

    该函数的第一个target是渲染缓冲对象的“目标”,samples表示采样数,internalFormat表示数据格式,width、height表示渲染缓冲对象的宽高。

    下面是使用该函数的简单代码片段:

    var frameBuffer = gl.createFrameBuffer();
    var colorRenderbuffer = gl.createRenderbuffer();
    gl.bindRenderbuffer(gl.RENDERBUFFER, colorRenderbuffer);
    gl.renderbufferStorageMultisample(gl.RENDERBUFFER, 4, gl.RGBA8, FRAMEBUFFER_SIZE.x, FRAMEBUFFER_SIZE.y);
    
    gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, frameBuffer);
    gl.framebufferRenderbuffer(gl.FRAMEBUFFER, gl.COLOR_ATTACHMENT0, gl.RENDERBUFFER, colorRenderbuffer);
    gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, null);
    

    这和webgl1 中创建帧缓冲区的代码类似,并没有太大差别,不同的是如下一行:

    gl.renderbufferStorageMultisample(gl.RENDERBUFFER, 4, gl.RGBA8, FRAMEBUFFER_SIZE.x, FRAMEBUFFER_SIZE.y);
    

    通过gl.renderbufferStorageMultisample方法指定了渲染缓冲对象的多重采样,采样数是4。

    多采样纹理附件

    多采样纹理附件又是什么东西呢,好吧,其实在WebGL2中,没有这个多采样纹理附件,在OPENGL才有,为什么提到这个多采样纹理附件,大部分时间,我们的离屏渲染都需要渲染到一个纹理对象上面,才能进一步使用。
    在没有多采样纹理附件,只有多采样渲染缓冲对象的情况下,要实现MSAA,只能渲染到渲染缓冲对象上,但是渲染缓冲对象的内容不能直接传递给纹理对象。
    那么应该怎么做呢? 需要使用另外一个重要的函数:

    gl.blitFramebuffer函数

    通过gl.blitFramebuffer函数,可以把多采样渲染缓冲对象的内容传递给纹理对象。下面是该函数的签名:

    gl.blitFramebuffer(srcX0, srcY0, srcX1, srcY1,
                            dstX0, dstY0, dstX1, dstY1,
                            mask, filter);
    

    该函数的作用就是,把一个帧缓冲区(read framebuffer)上的指定区域像素转移给另外一个帧缓冲区(draw framebuffer)上的指定区域。
    其中参数srcX0, srcY0, srcX1, srcY1指定read framebuffer上的区域;
    dstX0, dstY0, dstX1, dstY1 指定draw framebuffer上的区域; mask指定那个buffer的内容会被copy,可选值:

    • gl.COLOR_BUFFER_BIT
    • gl.DEPTH_BUFFER_BIT
    • gl.STENCIL_BUFFER_BIT
      filter 表示当两个区域大小不同的时候,插值的方式,可以是以下值:
    • gl.NEAREST
    • gl.LINEAR

    下面是代码片段:

    var renderableFramebuffer = gl.createFramebuffer();
    ......
    var colorFramebuffer = gl.createFramebuffer();
    var texture = gl.createTexture();
    gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
    gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.NEAREST);
    gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.NEAREST);
    gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, FRAMEBUFFER_SIZE.x, FRAMEBUFFER_SIZE.y, 0, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, null);
    gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, null);
    
    gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, colorFramebuffer);
    gl.framebufferTexture2D(gl.FRAMEBUFFER, gl.COLOR_ATTACHMENT0, gl.TEXTURE_2D, texture, 0);
    gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, null);
    
    // ...
    
    // After drawing to the multisampled renderbuffers
    gl.bindFramebuffer(gl.READ_FRAMEBUFFER, renderableFramebuffer);
    gl.bindFramebuffer(gl.DRAW_FRAMEBUFFER, colorFramebuffer);
    gl.clearBufferfv(gl.COLOR, 0, [0.0, 0.0, 0.0, 1.0]);
    gl.blitFramebuffer(
        0, 0, FRAMEBUFFER_SIZE.x, FRAMEBUFFER_SIZE.y,
        0, 0, FRAMEBUFFER_SIZE.x, FRAMEBUFFER_SIZE.y,
        gl.COLOR_BUFFER_BIT, gl.NEAREST
    );
    

    代码中,首先把场景渲染到renderableFramebuffer中,然后把renderableFramebuffer绑定到目标gl.READ_FRAMEBUFFER,把colorFramebuffer绑定到目标gl.DRAW_FRAMEBUFFER,之后清空DRAW_FRAMEBUFFER上面的颜色关联对象,然后调用gl.blitFramebuffer方法把renderableFramebuffer的颜色关联对象上的数据复制到colorFramebuffer的颜色管理对象,colorFramebuffer的颜色关联对象是一个纹理对象,这样就把数据从渲染缓冲对象复制到纹理对象上面了。

    READ_FRAMEBUFFER和DRAW_FRAMEBUFFER

    在webgl1中,帧缓冲区的对象的目标只能是gl.FRAMEBUFFER,而在WebGL2中,增加两种目标:

    • gl.READ_FRAMEBUFFER
    • gl.DRAW_FRAMEBUFFER
      以上两种目标分别表示FBO可以分别进行读操作和写操作;这在FBO复制到FBO的时候很有用,就像前文中所叙述的,可以把READ_FRAMEBUFFER上的数据复制到DRAW_FRAMEBUFFER上。

    参考

    https://github.com/mrdoob/three.js/pull/8120
    https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/WebGL2RenderingContext/blitFramebuffer
    https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/WebGL2RenderingContext/blitFramebuffer
    http://www.realtimerendering.com/blog/webgl-2-new-features/
    https://www.khronos.org/registry/webgl/specs/latest/2.0/#2.2

    欢迎关注公众号“ITman彪叔”。彪叔,拥有10多年开发经验,现任公司系统架构师、技术总监、技术培训师、职业规划师。熟悉Java、JavaScript、Python语言,熟悉数据库。熟悉java、nodejs应用系统架构,大数据高并发、高可用、分布式架构。在计算机图形学、WebGL、前端可视化方面有深入研究。对程序员思维能力训练和培训、程序员职业规划有浓厚兴趣。


    ITman彪叔公众号

    相关文章

      网友评论

        本文标题:WebGL2系列之多采样渲染缓冲对象

        本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/mmsoyxtx.html