在GLSL着色器中创建视图矩阵

Question

我在GPU上存储了许多1D纹理中的位置和方向。我想将它们用作GLSL几何着色器中的渲染资源。为此，我需要从这些纹理创建相应的视图矩阵。

我的第一个想法是绕过CPU，将纹理读入内存并从那里创建一堆视图矩阵，例如使用glm::lookat()。然后将矩阵作为统一变量发送到着色器中。

我的问题是，是否可以跳过这个绕路，直接在GLSL几何着色器中创建视图矩阵？而且，从性能上来说，这可行吗？

- Morgan Bengtsson

Answer 1

没人说（或者说不应该说）你的视图矩阵必须通过一个uniform从CPU传递过来。你可以在着色器内部直接从纹理向量生成视图矩阵。也许旧版的gluLookAt的实现对你有帮助。

这种方法在性能上是否可行，另外一个问题，但如果这个纹理相当大或经常变化，这种方法可能比将其读回到CPU更好。

但是，也许你可以使用一个简单的类GPGPU的着色器将矩阵预先生成到另一个纹理/缓冲区中，每个位置/向量在纹理中生成一个矩阵，并将其存储在另一个纹理（使用FBOs）或缓冲区（使用transform feedback）。这样你就不需要往返于CPU，也不需要为每个顶点/基元/任何东西重新生成矩阵。另一方面，这会增加所需的内存，因为一个4x4的矩阵比一个位置和一个方向要重。

- Christian Rau

Answer 2

当然。阅读纹理，并从值构建矩阵...

vec4 x = texture(YourSampler, WhateverCoords1);
vec4 y = texture(YourSampler, WhateverCoords2);
vec4 z = texture(YourSampler, WhateverCoords3);
vec4 w = texture(YourSampler, WhateverCoords4);
mat4 matrix = mat4(x,y,z,w);

有什么问题吗？还是我漏掉了什么？

- Calvin1602

Answer 3

视图矩阵是一个uniform，而uniform在渲染批次中间不会改变，也不能直接从着色器中写入。因此，我不认为直接生成它是可能的。

另外请注意，几何着色器在顶点使用模型视图矩阵进行变换后运行，因此重新生成该矩阵或其部分（至少在同一次渲染中）并没有太多意义。

当然，您可以通过变换反馈来进行一些黑客操作，将一些值写入缓冲区，并稍后将其作为uniform缓冲区复制/绑定，或者仅从着色器内部读取这些值并将其作为矩阵相乘。这至少避免了与CPU之间的往返 - 问题是这种方法是否有意义，以及您是否真的想做这样一个晦涩的事情。如果不知道您想要实现什么，很难说哪种方法最好，但很可能只需在顶点着色器中进行转换（读取那些纹理，构建矩阵，相乘）就可以更好地完成任务并更容易。

- Damon

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也许我应该指定我倾向于在分层渲染中使用视图矩阵。我在几何着色器中指定要呈现到哪个层（gl_Layer）。因此，在同一次通行中呈现多个纹理层。渲染目标是 TEXTURE_2D_ARRAY。 - Morgan Bengtsson

在这种情况下，您可能希望使用一个空的顶点着色器（假设它们不都具有完全相同、方向完全相同的几何形状，您需要为每个图层分别进行变换）。您只需要从VS转发模型矩阵（如果它在任何地方都相同，则可能还要投影矩阵），从这些纹理中生成各自的视图矩阵，并将MVP相乘，然后将每个已生成原始图元中的每个顶点与正确的顶点（属于其所属的图层）相乘。 - Damon

@Damon 你是否意识到，你的评论使你的答案完全无效了？ - Christian Rau

@ChristianRau：是的，那又怎样？这个评论基于之前不可得的关于分层渲染的重要信息。仅给出“几何着色器”和“模型视图矩阵”，回答中并没有任何无效之处。在顶点着色器中进行变换是很正常的事情，为矩阵设置一个统一变量也是很正常的事情。事后诸葛亮很容易做到，你知道的... - Damon

@Damon 之后不要再有聪明的话了。即使没有来自OP的任何进一步信息，前两段也过于死板以至于不正确。 - Christian Rau