使用与输入和输出相同的纹理渲染到自定义FrameBuffer

问题描述

ShaderToy中的某些片段着色器（例如，流体动力学，https://www.shadertoy.com/view/4tGfDW）使用与输入和输出相同的缓冲区。但是，当我尝试在C / C ++代码中执行此操作时，它不起作用（我渲染了奇怪的棋盘工件，例如视觉内存不一致）。要解决此问题，我必须使用两个不同的FrameBuffers A，B和翻转纹理（首先将A渲染为B，然后将B渲染回A）

我了解由于内存一致性问题，OpenGL不允许将相同的纹理用作输入和输出（？）。 但是，有没有比使用两个FrameBuffers更优雅的解决方案了？例如。使用一些锁或临时缓存（我不知道一些同步标志可以解决此问题）？

编辑-回答评论/问题的详细信息：

OpenGL（取决于GL版本）对于某些内容有一些非常具体的规则 使用相同的纹理作为渲染目标时，可以也不能完成 和采样器输入。如果您的用例可以在此范围内实现 是否要求不明确，因为您还没有解释什么 正是您需要或想要在这里做。

基本上我想实现流体动力学求解器（例如上面链接的ShaderToy的求解器）以及其他偏微分方程求解器。这意味着每个像素输出取决于相邻像素的某个卷积蒙版（导数，拉普拉斯算术平均值）。可能还会有一些移动（平流），这意味着读取值形成了较远的像素。

目前，我意识到伪影主要出现在我读取/写入不同位置的像素时-即它是非局部的（例如，pixel [100,100]取决于pixel [10,10]）

Shadertoy的简单流体求解器示例：

vec4 solveFluid(sampler2D smp,vec2 uv,vec2 w,float time,vec3 mouse,vec3 lastMouse)
{
    const float K = 0.2;
    const float v = 0.55;
    
    vec4 data = textureLod(smp,uv,0.0);
    vec4 tr = textureLod(smp,uv + vec2(w.x,0),0.0);
    vec4 tl = textureLod(smp,uv - vec2(w.x,0.0);
    vec4 tu = textureLod(smp,uv + vec2(0,w.y),0.0);
    vec4 td = textureLod(smp,uv - vec2(0,0.0);
    
    vec3 dx = (tr.xyz - tl.xyz)*0.5;
    vec3 dy = (tu.xyz - td.xyz)*0.5;
    vec2 densDif = vec2(dx.z,dy.z);
    
    data.z -= dt*dot(vec3(densDif,dx.x + dy.y),data.xyz); //density
    vec2 laplacian = tu.xy + td.xy + tr.xy + tl.xy - 4.0*data.xy;
    vec2 viscForce = vec2(v)*laplacian;
    data.xyw = textureLod(smp,uv - dt*data.xy*w,0.).xyw; //advection
    
    vec2 newForce = vec2(0);
    data.xy += dt*(viscForce.xy - K/dt*densDif + newForce); //update velocity
    data.xy = max(vec2(0),abs(data.xy)-1e-4)*sign(data.xy); //linear velocity decay
    
    #ifdef USE_VORTICITY_CONFINEMENT
    data.w = (tr.y - tl.y - tu.x + td.x);
    vec2 vort = vec2(abs(tu.w) - abs(td.w),abs(tl.w) - abs(tr.w));
    vort *= VORTICITY_AMOUNT/length(vort + 1e-9)*data.w;
    data.xy += vort;
    #endif
    
    data.y *= smoothstep(.5,.48,abs(uv.y-0.5)); //Boundaries
    
    data = clamp(data,vec4(vec2(-10),0.5,-10.),vec4(vec2(10),3.0,10.));
    
    return data;
}

解决方法

目前，我意识到伪影主要出现在我读取/写入不同位置的像素时-即它是非局部的（例如，pixel [100,100]取决于pixel [10,10]）

是的，这在GPU上永远都行不通，因为对各个片段着色器调用的顺序没有任何特别的保证。因此，如果写入像素[100,100]的调用将看到写入[10,10]的调用的结果，否则原始数据将是完全随机的。根据规范，在这种并发的读/写方案中读取时会得到未定义的值，因此从理论上讲，您可能不会获得一个或另一个，但会看到部分写入或完全不同的值（尽管这种情况不太可能发生）在现实世界的硬件上）。

任何这样规模的订单保证在渲染管道中根本就没有意义，因此也没有手动添加的特定同步手段来解决此问题。

要解决此问题，我必须使用两个不同的FrameBuffers A，B和翻转纹理（首先将A渲染为B，然后将B渲染回A）

是的，对于这种用例，应该采用乒乓球方法。老实说，在那种情况下它都不会造成任何显着的性能损失，因为您似乎无论如何都要写入每个输出像素一次，因此您不需要额外的“未触及”像素副本。因此，所有这些都是额外的内存。