OpenGL/GLSL - 纹理过滤的实现

Question

我想在GLSL着色器中自己实现纹理过滤（min和magfilter），因为我想使用image_load_and_store而不是采样器，并且我想以特殊方式处理未定义像素。我正在寻找一篇讨论过滤过程的文章或其他资料。

我可以回忆起从我之前编写的光线追踪器中实现纹理过滤的方法 - 我认为你需要考虑每个像素处的UV梯度，并根据这些梯度的长度来缩放你的采样光栅。但是我那里使用了一个49个采样点的圆形核，我认为太重了。

我认为通过dFdx()和dFdy()函数可以获取UV梯度 - 但我想知道OpenGL用于过滤的核心是什么，并以相同的方式在我的GLSL着色器中实现它。

此外 - 如何区分是否需要应用minfilter或magfilter？过滤过程有什么不同吗？

最后但并非最不重要：如果是缩小过滤，则如何基于UV梯度选择适当的mipmap级别？

- matthias_buehlmann

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出于好奇，你为什么要那样做？ - harold

通常情况下，纹理过滤和采样是使用硬件执行的。如果在着色器中实现这些功能，那肯定会很困难，更不用说对性能的要求非常高了。 - Ani

这是关于图形研究的内容，因此我们正在模拟未来硬件可能支持的功能。我这样做有两个原因：第一，我需要使用image_load_and_store（实际上我不知道是否可以使用与采样器相同的纹理作为ImageStore目标？）第二个原因是我想以特殊方式处理值为“NaN”的像素（常规过滤将使整个像素变为NaN，如果其中一个纹素为NaN）。 - matthias_buehlmann

Answer 1

Codeproject上有一篇文章，它在GLSL中实现了不同的滤镜（其中包括双线性滤波器）：链接

- Damon

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这已经很好了，谢谢。然而它只讨论了矩形放大（这相当琐碎），因此它没有考虑UV梯度和MipMapping... - matthias_buehlmann

Mipmaps通常使用类似于0.5*log2(fwidth())的函数自动计算（它有点更复杂，例如可配置偏差）。如果您绘制较小的四边形，则硬件通常会自动选择较小的mipmap，并且没有需要执行的“特殊过滤”。Mipmaps通常也只是盒式过滤。虽然存在一些复杂的缩小过滤器，但比我们更擅长此领域的人似乎都认为几乎没有任何可见的改进（但很可能会出现振铃）。 - Damon

嘿，这是个好信息。所以为了在着色器中正确地执行它，我将获取mipmap级别floor(0.5*log2(fwidth()))和ceiling(0.5*log2(fwidth()))，在每个级别中获取4个最接近的纹素，并进行双线性插值，然后根据(0.5*log2(fwidth())-floor(0.5*log2(fwidth())))之间的值在两个数值之间进行混合？ - matthias_buehlmann

这大致就是硬件使用LINEAR_MIP_LINEAR过滤时会做的事情，可能会有一两个常数的差别。但这实际上有点毫无意义，因为这已经自动工作了。着色器中滤波看起来更好的唯一地方实际上是在放大时。虽然对我来说，着色器线性放大滤镜看起来与内置硬件滤镜完全相同，而立方体虽然略微好一些，但仍不如内置硬件滤镜好到需要承受巨大开销的程度。 - Damon

这并不是毫无意义的，因为我使用的是图像而不是采样器（它们不支持过滤），而且我还以一种特定的方式处理NaN值。 - matthias_buehlmann