source: GTP/trunk/App/Demos/Vis/FriendlyCulling/src/DeferredRenderer.cpp @ 3142

Revision 3142, 31.9 KB checked in by mattausch, 16 years ago (diff)

changed filter, halo region very small
Line 
1#include "DeferredRenderer.h"
2#include "FrameBufferObject.h"
3#include "RenderState.h"
4#include "SampleGenerator.h"
5#include "Vector3.h"
6#include "Camera.h"
7#include "shaderenv.h"
8#include "Halton.h"
9#include "ShadowMapping.h"
10#include "Light.h"
11#include "ShaderManager.h"
12
13#include <IL/il.h>
14#include <assert.h>
15
16
17#ifdef _CRT_SET
18        #define _CRTDBG_MAP_ALLOC
19        #include <stdlib.h>
20        #include <crtdbg.h>
21
22        // redefine new operator
23        #define DEBUG_NEW new(_NORMAL_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
24        #define new DEBUG_NEW
25#endif
26
27
28using namespace std;
29
30
31static void startil()
32{
33        ilInit();
34        assert(ilGetError() == IL_NO_ERROR);
35}
36
37
38static void stopil()
39{
40        ilShutDown();
41        assert(ilGetError() == IL_NO_ERROR);
42}
43
44namespace CHCDemoEngine
45{
46
47static ShaderProgram *sCgSsaoProgram = NULL;
48static ShaderProgram *sCgGiProgram = NULL;
49
50static ShaderProgram *sCgDeferredProgram = NULL;
51static ShaderProgram *sCgAntiAliasingProgram = NULL;
52static ShaderProgram *sCgDeferredShadowProgram = NULL;
53
54static ShaderProgram *sCgCombineSsaoProgram = NULL;
55static ShaderProgram *sCgCombineIllumProgram = NULL;
56static ShaderProgram *sCgLogLumProgram = NULL;
57static ShaderProgram *sCgToneProgram = NULL;
58static ShaderProgram *sCgDownSampleProgram = NULL;
59static ShaderProgram *sCgSmoothSsaoProgram = NULL;
60static ShaderProgram *sCgScaleDepthProgram = NULL;
61
62
63static GLuint noiseTex2D = 0;
64static GLuint noiseTex1D = 0;
65
66
67// ssao random spherical samples
68static Sample2 samples2[NUM_SAMPLES];
69// number of pcf tabs
70static Sample2 pcfSamples[NUM_PCF_TABS];
71
72
73static float ssaoFilterOffsets[NUM_SSAO_FILTERSAMPLES * 2];
74static float ssaoFilterWeights[NUM_SSAO_FILTERSAMPLES];
75
76
77int DeferredRenderer::colorBufferIdx = 0;
78
79
80/** Helper method that computes the view vectors in the corners of the current view frustum.
81*/
82static void ComputeViewVectors(PerspectiveCamera *cam, Vector3 &bl, Vector3 &br, Vector3 &tl, Vector3 &tr)
83{
84        Vector3 ftl, ftr, fbl, fbr, ntl, ntr, nbl, nbr;
85        cam->ComputePoints(ftl, ftr, fbl, fbr, ntl, ntr, nbl, nbr);
86
87        bl = Normalize(nbl - fbl);
88        br = Normalize(nbr - fbr);
89        tl = Normalize(ntl - ftl);
90        tr = Normalize(ntr - ftr);
91}
92
93
94static float GaussianDistribution(float x, float y, float rho)
95{
96        float g = 1.0f / sqrtf(2.0f * M_PI * rho * rho);
97    g *= expf( -(x * x + y * y) / (2.0f * rho * rho));
98
99    return g;
100}
101
102
103static void PrintGLerror(char *msg)
104{
105        GLenum errCode;
106        const GLubyte *errStr;
107       
108        if ((errCode = glGetError()) != GL_NO_ERROR)
109        {
110                errStr = gluErrorString(errCode);
111                fprintf(stderr,"OpenGL ERROR: %s: %s\n", errStr, msg);
112        }
113}
114
115
116static void ComputeSampleOffsets(float *sampleOffsets,
117                                                                 int imageW, int imageH,
118                                                                 float width,
119                                                                 int samples)
120{
121        const float xoffs = width / (float)imageW;
122        const float yoffs = width / (float)imageH;
123       
124        const int numSamples = (int)sqrt((float)samples);
125        const int startSamples = -numSamples / 2;
126        const int endSamples = numSamples + startSamples - 1;
127        //cout << startSamples << " " << endSamples << endl;
128
129        int idx = 0;
130
131        for (int x = startSamples; x <= endSamples; ++ x)
132        {
133                for (int y = startSamples; y <= endSamples; ++ y)
134                {
135                        sampleOffsets[idx + 0] = (float)x * xoffs;
136                        sampleOffsets[idx + 1] = (float)y * yoffs;
137                        idx += 2;
138                }
139        }
140}
141
142
143void DeferredRenderer::FlipFbos(FrameBufferObject *fbo)
144{
145        fbo->Bind();
146        colorBufferIdx = 3 - colorBufferIdx;
147        glDrawBuffers(1, mrt + colorBufferIdx);
148}
149
150
151void DeferredRenderer::DrawQuad(ShaderProgram *p)
152{
153        if (p) p->Bind();
154
155        // interpolate the view vector
156        Vector3 bl = mCornersView[0];
157        Vector3 br = mCornersView[1];
158        Vector3 tl = mCornersView[2];
159        Vector3 tr = mCornersView[3];
160
161        // note: slightly larger texture could hide ambient occlusion error on border but costs resolution
162        glBegin(GL_QUADS);
163
164        glTexCoord2f(0, 0); glMultiTexCoord3fARB(GL_TEXTURE1_ARB, bl.x, bl.y, bl.z); glVertex2f( .0f,  .0f);
165        glTexCoord2f(1, 0); glMultiTexCoord3fARB(GL_TEXTURE1_ARB, br.x, br.y, br.z); glVertex2f(1.0f,  .0f);
166        glTexCoord2f(1, 1); glMultiTexCoord3fARB(GL_TEXTURE1_ARB, tr.x, tr.y, tr.z); glVertex2f(1.0f, 1.0f);
167        glTexCoord2f(0, 1); glMultiTexCoord3fARB(GL_TEXTURE1_ARB, tl.x, tl.y, tl.z); glVertex2f( .0f, 1.0f);
168
169        glEnd();
170}
171
172
173/** Generate poisson disc distributed sample points on the unit disc
174*/
175static void GenerateSamples(int sampling)
176{
177        switch (sampling)
178        {
179        case DeferredRenderer::SAMPLING_POISSON:
180                {
181                        PoissonDiscSampleGenerator2 poisson(NUM_SAMPLES, 1.0f);
182                        poisson.Generate((float *)samples2);
183                }
184                break;
185        case DeferredRenderer::SAMPLING_QUADRATIC:
186                {
187                        QuadraticDiscSampleGenerator2 g(NUM_SAMPLES, 1.0f);
188                        g.Generate((float *)samples2);
189                }
190                break;
191        default: // SAMPLING_DEFAULT
192                {
193                        RandomSampleGenerator2 g(NUM_SAMPLES, 1.0f);
194                        g.Generate((float *)samples2);
195                }
196        }
197}
198
199
200static void CreateNoiseTex2D(int w, int h)
201{
202        //GLubyte *randomNormals = new GLubyte[mWidth * mHeight * 3];
203        float *randomNormals = new float[w * h * 3];
204
205        static HaltonSequence halton;
206        float r[2];
207
208        for (int i = 0; i < w * h * 3; i += 3)
209        {
210                // create random samples on a circle
211                r[0] = RandomValue(0, 1);
212                //halton.GetNext(1, r);
213
214                const float theta = 2.0f * acos(sqrt(1.0f - r[0]));
215               
216                randomNormals[i + 0] = cos(theta);
217                randomNormals[i + 1] = sin(theta);
218                randomNormals[i + 2] = 0;
219        }
220
221        glEnable(GL_TEXTURE_2D);
222        glGenTextures(1, &noiseTex2D);
223        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, noiseTex2D);
224               
225        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
226        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
227        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
228        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
229
230        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA16F_ARB, w, h, 0, GL_RGB, GL_FLOAT, randomNormals);
231
232        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
233        glDisable(GL_TEXTURE_2D);
234
235        delete [] randomNormals;
236
237        cout << "created noise texture" << endl;
238
239        PrintGLerror("noisetexture");
240}
241
242
243static void CreateNoiseTex1D(int w)
244{
245        float *randomValues = new float[w * 3];
246
247        static HaltonSequence halton;
248       
249        randomValues[0] = randomValues[1] = randomValues[2] = 0;
250
251        for (int i = 3; i < w * 3; i += 3)
252        {
253                // create random samples on a circle
254                randomValues[i + 0] = 20.0f * RandomValue(0, 1) / 512.0f;
255                randomValues[i + 1] = 20.0f * RandomValue(0, 1) / 384.0f;
256                randomValues[i + 2] = 0;
257        }
258
259        glEnable(GL_TEXTURE_2D);
260        glGenTextures(1, &noiseTex1D);
261        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, noiseTex1D);
262               
263        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
264        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
265        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
266        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
267
268        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA16F_ARB, w, 1, 0, GL_RGB, GL_FLOAT, randomValues);
269
270        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
271        glDisable(GL_TEXTURE_2D);
272
273        delete [] randomValues;
274
275        cout << "created noise texture 1D" << endl;
276
277        PrintGLerror("noisetexture 1D");
278}
279
280
281
282DeferredRenderer::DeferredRenderer(int w, int h, PerspectiveCamera *cam):
283mWidth(w), mHeight(h),
284mCamera(cam),
285mUseTemporalCoherence(true),
286mRegenerateSamples(true),
287mSamplingMethod(SAMPLING_POISSON),
288mShadingMethod(DEFAULT),
289mIllumFboIndex(0)
290{
291        ///////////
292        //-- the flip-flop fbos
293
294        const int dsw = w / 2; const int dsh = h / 2;
295        //const int dsw = w; const int dsh = h;
296
297        mIllumFbo = new FrameBufferObject(dsw, dsh, FrameBufferObject::DEPTH_NONE);
298        //mIllumFbo = new FrameBufferObject(w, h, FrameBufferObject::DEPTH_NONE);
299
300        mFBOs.push_back(mIllumFbo);
301
302        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
303        {
304                mIllumFbo->AddColorBuffer(ColorBufferObject::RGBA_FLOAT_32, ColorBufferObject::WRAP_CLAMP_TO_EDGE, ColorBufferObject::FILTER_LINEAR);
305                FrameBufferObject::InitBuffer(mIllumFbo, i);
306        }
307
308
309        ///////////////
310        //-- the downsampled ssao + color bleeding textures: as gi is inherently low frequency, we can use these to improve performance
311
312        mDownSampleFbo = new FrameBufferObject(dsw, dsh, FrameBufferObject::DEPTH_NONE);
313        //mDownSampleFbo = new FrameBufferObject(w, h, FrameBufferObject::DEPTH_NONE);
314        mDownSampleFbo->AddColorBuffer(ColorBufferObject::RGBA_FLOAT_32, ColorBufferObject::WRAP_CLAMP_TO_EDGE, ColorBufferObject::FILTER_LINEAR);
315        // downsample buffer for the normal texture
316        mDownSampleFbo->AddColorBuffer(ColorBufferObject::RGB_FLOAT_16, ColorBufferObject::WRAP_CLAMP_TO_EDGE, ColorBufferObject::FILTER_LINEAR);
317        // downsample buffer for the offset texture
318        mDownSampleFbo->AddColorBuffer(ColorBufferObject::RGB_FLOAT_32, ColorBufferObject::WRAP_CLAMP_TO_EDGE, ColorBufferObject::FILTER_LINEAR);
319
320        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
321        {
322                FrameBufferObject::InitBuffer(mDownSampleFbo, i);
323        }
324
325        mFBOs.push_back(mDownSampleFbo);
326
327        // create noise texture for ssao
328        CreateNoiseTex2D(mIllumFbo->GetWidth(), mIllumFbo->GetHeight());
329        //CreateNoiseTex2D(mIllumFbo->GetWidth() / 4, mIllumFbo->GetWidth() / 4);
330        CreateNoiseTex1D(mWidth / 8);
331
332        mProjViewMatrix = IdentityMatrix();
333        mOldProjViewMatrix = IdentityMatrix();
334
335        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
336        {
337                mCornersView[i] = mOldCornersView[i] = Vector3::UNIT_X();
338        }
339
340        mEyePos = mOldEyePos = Vector3::ZERO();
341
342        InitCg();
343}
344
345
346DeferredRenderer::~DeferredRenderer()
347{
348        CLEAR_CONTAINER(mFBOs);
349        glDeleteTextures(1, &noiseTex2D);
350        glDeleteTextures(1, &noiseTex1D);
351}
352
353
354void DeferredRenderer::SetUseTemporalCoherence(bool temporal)
355{
356        mUseTemporalCoherence = temporal;
357}
358
359
360
361void DeferredRenderer::InitCg()
362{       
363        ShaderManager *sm = ShaderManager::GetSingleton();
364
365        sCgDeferredProgram = sm->CreateFragmentProgram("deferred", "main", "deferredFrag");
366        sCgDeferredShadowProgram = sm->CreateFragmentProgram("deferred", "main_shadow", "deferredFragShader");
367        sCgSsaoProgram = sm->CreateFragmentProgram("ssao", "main", "ssaoFrag");
368        sCgGiProgram = sm->CreateFragmentProgram("globillum", "main", "giFrag");
369        sCgCombineIllumProgram = sm->CreateFragmentProgram("globillum", "combine", "combineGi");
370        sCgCombineSsaoProgram = sm->CreateFragmentProgram("combineSsao", "combine", "combineSsao");
371        sCgAntiAliasingProgram = sm->CreateFragmentProgram("antialiasing", "main", "antiAliasing");
372        sCgToneProgram = sm->CreateFragmentProgram("tonemap", "ToneMap", "toneMap");
373        sCgDownSampleProgram = sm->CreateFragmentProgram("deferred", "Output", "Output");
374        sCgScaleDepthProgram = sm->CreateFragmentProgram("deferred", "ScaleDepth", "ScaleDepth");
375        sCgLogLumProgram = sm->CreateFragmentProgram("tonemap", "CalcAvgLogLum", "avgLogLum");
376        sCgSmoothSsaoProgram = sm->CreateFragmentProgram("combineSsao", "smoothSsao", "smoothSsao");
377
378
379        ///////////////////
380        //-- initialize program parameters
381
382        string ssaoParams[] =
383                {"colors", "normals", "oldTex", "noiseTex", "temporalCoherence",
384                 "samples", "bl", "br", "tl", "tr",
385                 "modelViewProj", "oldModelViewProj", "oldEyePos", "oldbl", "oldbr",
386                 "oldtl", "oldtr", "attribsTex", "noiseTex1D"};
387        sCgSsaoProgram->AddParameters(ssaoParams, 0, 19);
388       
389        string giParams[] =
390                {"colors", "normals", "noiseTex", "oldSsaoTex", "oldIllumTex",
391                 "temporalCoherence", "samples", "bl", "br", "tl",
392                 "tr", "oldModelViewProj", "modelViewProj"};
393        sCgGiProgram->AddParameters(giParams, 0, 13);
394
395        string toneParams[] = {"colors", "imageKey", "whiteLum", "middleGrey"};
396        sCgToneProgram->AddParameters(toneParams, 0, 4);
397
398
399        ////////////////
400
401        string deferredShadowParams[] =
402                {"colors", "normals", "shadowMap", "noiseTex", "shadowMatrix",
403                 "sampleWidth", "lightDir", "eyePos", "samples", "weights"};
404       
405        sCgDeferredShadowProgram->AddParameters(deferredShadowParams, 0, 10);
406       
407        ////////////////
408
409        string combineIllumParams[] = {"colorsTex", "ssaoTex", "illumTex"};
410        sCgCombineIllumProgram->AddParameters(combineIllumParams, 0, 3);
411
412        ////////////////
413
414        string combineSsaoParams[] = {"colorsTex", "normalsTex", "ssaoTex", "filterOffs", "filterWeights", "bl", "br", "tl", "tr"};
415        sCgCombineSsaoProgram->AddParameters(combineSsaoParams, 0, 9);
416
417        //////////////
418
419        string deferredParams[] = {"colors", "normals", "lightDir"};
420        sCgDeferredProgram->AddParameters(deferredParams, 0, 3);
421
422        ///////////////////
423
424        string aaParams[] = {"colors", "normals", "offsets"};
425        sCgAntiAliasingProgram->AddParameters(aaParams, 0, 3);
426
427        /////////////////////
428
429        string downSampleParams[] = {"colors"};
430        sCgDownSampleProgram->AddParameters(downSampleParams, 0, 1);
431
432        /////////////////////
433
434        string scaleDepthParams[] = {"colors"};
435        sCgScaleDepthProgram->AddParameters(scaleDepthParams, 0, 1);
436
437        ////////////
438
439        sCgLogLumProgram->AddParameter("colors", 0);
440
441        ////////////////
442
443        string smoothSsaoParams[] = {"normalsTex", "ssaoTex", "filterOffs", "filterWeights"};
444        sCgSmoothSsaoProgram->AddParameters(smoothSsaoParams, 0, 4);
445       
446       
447        ///////////
448
449        const float filterWidth = 50.0f;
450
451#if 1
452        PoissonDiscSampleGenerator2 poisson(NUM_SSAO_FILTERSAMPLES, 1.0f);
453        poisson.Generate((float *)ssaoFilterOffsets);
454
455        const float xoffs = (float)filterWidth / mWidth;
456        const float yoffs = (float)filterWidth / mHeight;
457
458        for (int i = 0; i < NUM_SSAO_FILTERSAMPLES; ++ i)
459        {
460                float x = ssaoFilterOffsets[2 * i + 0];
461                float y = ssaoFilterOffsets[2 * i + 1];
462
463                ssaoFilterWeights[i] = GaussianDistribution(x, y, 1.0f);
464                //ssaoFilterWeights[i] = 1.0f;
465
466                ssaoFilterOffsets[2 * i + 0] *= xoffs;
467                ssaoFilterOffsets[2 * i + 1] *= yoffs;
468        }
469#else
470        //ComputeSampleOffsets(ssaoFilterOffsets, mWidth, mHeight, sqrt(NUM_SSAO_FILTERSAMPLES), NUM_SSAO_FILTERSAMPLES);
471        ComputeSampleOffsets(ssaoFilterOffsets, mWidth, mHeight, filterWidth, NUM_SSAO_FILTERSAMPLES);
472        //cout<<"ssao filter size: " << NUM_SSAO_FILTERSAMPLES << endl;
473        for (int i = 0; i < NUM_SSAO_FILTERSAMPLES; ++ i)
474                ssaoFilterWeights[i] = 1.0f;
475
476#endif
477
478        ///////
479        //-- pcf tabs for shadowing
480
481        float filterWeights[NUM_PCF_TABS];
482        PoissonDiscSampleGenerator2 poisson2(NUM_PCF_TABS, 1.0f);
483        poisson2.Generate((float *)pcfSamples);
484
485        for (int i = 0; i < NUM_PCF_TABS; ++ i)
486        {
487                filterWeights[i] = GaussianDistribution(pcfSamples[i].x, pcfSamples[i].y, 1.0f);
488        }
489
490        sCgDeferredShadowProgram->SetArray2f(8, (float *)pcfSamples, NUM_PCF_TABS);
491        sCgDeferredShadowProgram->SetArray1f(9, (float *)filterWeights, NUM_PCF_TABS);
492
493        PrintGLerror("init");
494}
495
496
497void DeferredRenderer::Render(FrameBufferObject *fbo,
498                                                          float tempCohFactor,
499                                                          DirectionalLight *light,
500                                                          bool useToneMapping,
501                                                          ShadowMap *shadowMap
502                                                          )
503{
504        InitFrame();
505
506        if (shadowMap)
507                FirstPassShadow(fbo, light, shadowMap);
508        else
509                FirstPass(fbo, light);
510
511        if (mShadingMethod != 0)
512        {
513                // downsample fbo buffers
514                // colors
515                DownSample(fbo, colorBufferIdx, mDownSampleFbo, 0, sCgScaleDepthProgram);
516                DownSample(fbo, 1, mDownSampleFbo, 1, sCgDownSampleProgram); // normals
517                DownSample(fbo, 2, mDownSampleFbo, 2, sCgDownSampleProgram); // offsets
518        }
519
520        // antialiasing of the color buffer
521        //AntiAliasing(fbo, light);
522
523        switch (mShadingMethod)
524        {
525        case SSAO:
526                ComputeSsao(fbo, tempCohFactor);
527                SmoothSsao(fbo);
528                CombineSsao(fbo);
529                break;
530        case GI:
531                ComputeGlobIllum(fbo, tempCohFactor);
532                CombineIllum(fbo);
533                break;
534        default: // DEFAULT
535                // do nothing: standard deferred shading
536                break;
537        }
538
539        if (useToneMapping)
540        {
541                float imageKey, whiteLum, middleGrey;
542
543                ComputeToneParameters(fbo, light, imageKey, whiteLum, middleGrey);
544                ToneMap(fbo, imageKey, whiteLum, middleGrey);
545        }
546
547        // as multisampling is difficult / costly with deferred shading,
548        // at least do some antialiasing
549        AntiAliasing(fbo, light);
550
551        // just output the latest buffer
552        //Output(fbo);
553
554        glEnable(GL_LIGHTING);
555        glDisable(GL_TEXTURE_2D);
556
557        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
558        glPopMatrix();
559
560        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
561        glPopMatrix();
562
563        // viewport
564        glPopAttrib();
565
566        FrameBufferObject::Release();
567        ShaderManager::GetSingleton()->DisableFragmentProfile();
568}
569
570
571void DeferredRenderer::ComputeSsao(FrameBufferObject *fbo,
572                                                                   float tempCohFactor)
573{
574        GLuint colorsTex, normalsTex, attribsTex;
575
576        if (0)
577        {
578                colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
579                normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
580                attribsTex = fbo->GetColorBuffer(2)->GetTexture();
581        }
582        else
583        {
584                colorsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(0)->GetTexture();
585                normalsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
586                attribsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(2)->GetTexture();
587                //attribsTex = fbo->GetColorBuffer(2)->GetTexture();
588        }
589
590        // flip flop between illumination buffers
591        GLuint oldTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(2 - mIllumFboIndex)->GetTexture();
592
593        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
594        glViewport(0, 0, mIllumFbo->GetWidth(), mIllumFbo->GetHeight());
595
596        // read the second buffer, write to the first buffer
597        mIllumFbo->Bind();
598        glDrawBuffers(1, mrt + mIllumFboIndex);
599
600        int i = 0;
601
602        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, colorsTex);
603        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, normalsTex);
604        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, oldTex);
605        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, noiseTex2D);
606
607        sCgSsaoProgram->SetValue1f(i ++, (mUseTemporalCoherence && !mRegenerateSamples) ? tempCohFactor : 0);
608       
609        if (mUseTemporalCoherence || mRegenerateSamples)
610        //if (mRegenerateSamples)
611        {
612                mRegenerateSamples = false;
613
614                // q: should we generate new samples or only rotate the old ones?
615                // in the first case, the sample patterns look nicer, but the kernel
616                // needs longer to converge
617                GenerateSamples(mSamplingMethod);
618                sCgSsaoProgram->SetArray2f(i, (float *)samples2, NUM_SAMPLES);
619        }
620       
621        ++ i;
622
623        for (int j = 0; j < 4; ++ j, ++ i)
624                sCgSsaoProgram->SetValue3f(i, mCornersView[j].x, mCornersView[j].y, mCornersView[j].z);
625
626        sCgSsaoProgram->SetMatrix(i ++, mProjViewMatrix);
627        sCgSsaoProgram->SetMatrix(i ++, mOldProjViewMatrix);
628
629        Vector3 de;
630        de.x = mOldEyePos.x - mEyePos.x;
631        de.y = mOldEyePos.y - mEyePos.y;
632        de.z = mOldEyePos.z - mEyePos.z;
633
634        sCgSsaoProgram->SetValue3f(i ++, de.x, de.y, de.z);
635
636        for (int j = 0; j < 4; ++ j, ++ i)
637                sCgSsaoProgram->SetValue3f(i, mOldCornersView[j].x, mOldCornersView[j].y, mOldCornersView[j].z);
638
639        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, attribsTex);
640
641        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, noiseTex1D);
642
643        DrawQuad(sCgSsaoProgram);
644
645        glPopAttrib();
646
647        PrintGLerror("ssao first pass");
648}
649
650
651static void SetVertex(float x, float y, float x_offs, float y_offs)
652{
653        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE0_ARB, x, y); // center
654        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE1_ARB, x - x_offs, y + y_offs); // left top
655        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE2_ARB, x + x_offs, y - y_offs); // right bottom
656        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE3_ARB, x + x_offs, y + y_offs); // right top
657        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE4_ARB, x - x_offs, y - y_offs); // left bottom
658
659        glMultiTexCoord4fARB(GL_TEXTURE5_ARB, x - x_offs, y, x + x_offs, y); // left right
660        glMultiTexCoord4fARB(GL_TEXTURE6_ARB, x, y + y_offs, x, y - y_offs); // top bottom
661
662        //glVertex3f(x - 0.5f, y - 0.5f, -0.5f);
663        glVertex2f(x, y);
664}
665
666
667void DeferredRenderer::AntiAliasing(FrameBufferObject *fbo, DirectionalLight *light)
668{
669        ColorBufferObject *colorBuffer = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx);
670        GLuint colorsTex = colorBuffer->GetTexture();
671        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
672
673        FrameBufferObject::Release();
674        // read the second buffer, write to the first buffer
675        //FlipFbos(fbo);
676
677        // the neighbouring texels
678        float xOffs = 1.0f / fbo->GetWidth();
679        float yOffs = 1.0f / fbo->GetHeight();
680
681        sCgAntiAliasingProgram->SetTexture(0, colorsTex);
682        sCgAntiAliasingProgram->SetTexture(1, normalsTex);
683
684        float offsets[16];
685        int i = 0;
686
687        offsets[i] = -xOffs; offsets[i + 1] =  yOffs; i += 2; // left top
688        offsets[i] =  xOffs; offsets[i + 1] = -yOffs; i += 2; // right bottom
689        offsets[i] =  xOffs; offsets[i + 1] =  yOffs; i += 2; // right top
690        offsets[i] = -xOffs; offsets[i + 1] = -yOffs; i += 2; // left bottom
691        offsets[i] = -xOffs; offsets[i + 1] =    .0f; i += 2; // left
692        offsets[i] =  xOffs; offsets[i + 1] =    .0f; i += 2; // right
693        offsets[i] =    .0f; offsets[i + 1] =  yOffs; i += 2; // top
694        offsets[i] =    .0f; offsets[i + 1] = -yOffs; i += 2; // bottom
695
696        sCgAntiAliasingProgram->SetArray2f(2, offsets, 8);
697
698        DrawQuad(sCgAntiAliasingProgram);
699
700        PrintGLerror("antialiasing");
701}
702
703
704void DeferredRenderer::FirstPass(FrameBufferObject *fbo, DirectionalLight *light)
705{
706        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
707        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
708
709        FlipFbos(fbo);
710
711        const Vector3 lightDir = -light->GetDirection();
712
713        sCgDeferredProgram->SetTexture(0, colorsTex);
714        sCgDeferredProgram->SetTexture(1, normalsTex);
715        sCgDeferredProgram->SetValue3f(2, lightDir.x, lightDir.y, lightDir.z);
716       
717        DrawQuad(sCgDeferredProgram);
718
719        PrintGLerror("deferred shading");
720}
721
722
723void DeferredRenderer::ComputeGlobIllum(FrameBufferObject *fbo,
724                                                                                float tempCohFactor)
725{
726#if 0
727        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
728        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
729#else
730        GLuint colorsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(0)->GetTexture();
731        GLuint normalsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
732#endif
733
734        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
735        glViewport(0, 0, mIllumFbo->GetWidth(), mIllumFbo->GetHeight());
736
737        // read the second buffer, write to the first buffer
738        mIllumFbo->Bind();
739
740        glDrawBuffers(2, mrt + mIllumFboIndex);
741
742        GLuint oldSsaoTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(2 - mIllumFboIndex)->GetTexture();
743        GLuint oldIllumTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(2 - mIllumFboIndex + 1)->GetTexture();
744
745        sCgGiProgram->SetTexture(0, colorsTex);
746        sCgGiProgram->SetTexture(1, normalsTex);
747        sCgGiProgram->SetTexture(2, noiseTex2D);
748        sCgGiProgram->SetTexture(3, oldSsaoTex);
749        sCgGiProgram->SetTexture(4, oldIllumTex);
750
751        sCgGiProgram->SetValue1f(5,
752                (mUseTemporalCoherence && !mRegenerateSamples) ? tempCohFactor : 0);
753
754        if (mUseTemporalCoherence || mRegenerateSamples)
755        {
756                mRegenerateSamples = false;
757
758                // q: should we generate new samples or only rotate the old ones?
759                // in the first case, the sample patterns look nicer, but the kernel
760                // needs longer to converge
761                GenerateSamples(mSamplingMethod);
762
763                sCgGiProgram->SetArray2f(6, (float *)samples2, NUM_SAMPLES);
764        }
765
766        Vector3 bl = mCornersView[0];
767        Vector3 br = mCornersView[1];
768        Vector3 tl = mCornersView[2];
769        Vector3 tr = mCornersView[3];
770
771        sCgGiProgram->SetValue3f(7, bl.x, bl.y, bl.z);
772        sCgGiProgram->SetValue3f(8, br.x, br.y, br.z);
773        sCgGiProgram->SetValue3f(9, tl.x, tl.y, tl.z);
774        sCgGiProgram->SetValue3f(10, tr.x, tr.y, tr.z);
775
776        sCgGiProgram->SetMatrix(11, mOldProjViewMatrix);
777        sCgGiProgram->SetMatrix(12, mProjViewMatrix);
778
779
780        DrawQuad(sCgGiProgram);
781
782        glPopAttrib();
783
784        PrintGLerror("globillum first pass");
785}
786
787
788void DeferredRenderer::CombineIllum(FrameBufferObject *fbo)
789{
790        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
791
792        GLuint ssaoTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(mIllumFboIndex)->GetTexture();
793        GLuint illumTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(mIllumFboIndex + 1)->GetTexture();
794
795        FlipFbos(fbo);
796
797        sCgCombineIllumProgram->SetTexture(0, colorsTex);
798        sCgCombineIllumProgram->SetTexture(1, ssaoTex);
799        sCgCombineIllumProgram->SetTexture(2, illumTex);
800       
801        DrawQuad(sCgCombineIllumProgram);
802
803        PrintGLerror("combine");
804}
805
806
807void DeferredRenderer::CombineSsao(FrameBufferObject *fbo)
808{
809        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
810        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
811        GLuint ssaoTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(2 - mIllumFboIndex)->GetTexture();
812        //GLuint ssaoTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(mIllumFboIndex)->GetTexture();
813       
814        FlipFbos(fbo);
815
816        int i = 0;
817        sCgCombineSsaoProgram->SetTexture(i ++, colorsTex);
818        sCgCombineSsaoProgram->SetTexture(i ++, normalsTex);
819        sCgCombineSsaoProgram->SetTexture(i ++, ssaoTex);
820
821        sCgCombineSsaoProgram->SetArray2f(i ++, (float *)ssaoFilterOffsets, NUM_SSAO_FILTERSAMPLES);
822        sCgCombineSsaoProgram->SetArray1f(i ++, (float *)ssaoFilterWeights, NUM_SSAO_FILTERSAMPLES);
823       
824        Vector3 bl = mCornersView[0];
825        Vector3 br = mCornersView[1];
826        Vector3 tl = mCornersView[2];
827        Vector3 tr = mCornersView[3];
828
829        sCgCombineSsaoProgram->SetValue3f(i ++, bl.x, bl.y, bl.z);
830        sCgCombineSsaoProgram->SetValue3f(i ++, br.x, br.y, br.z);
831        sCgCombineSsaoProgram->SetValue3f(i ++, tl.x, tl.y, tl.z);
832        sCgCombineSsaoProgram->SetValue3f(i ++, tr.x, tr.y, tr.z);
833
834
835        DrawQuad(sCgCombineSsaoProgram);
836       
837        PrintGLerror("combine ssao");
838}
839
840
841void DeferredRenderer::FirstPassShadow(FrameBufferObject *fbo,
842                                                                           DirectionalLight *light,
843                                                                           ShadowMap *shadowMap)
844{
845        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
846        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
847
848        GLuint shadowTex = shadowMap->GetDepthTexture();
849
850        Matrix4x4 shadowMatrix;
851        shadowMap->GetTextureMatrix(shadowMatrix);
852
853
854        FlipFbos(fbo);
855
856        sCgDeferredShadowProgram->SetTexture(0, colorsTex);
857        sCgDeferredShadowProgram->SetTexture(1, normalsTex);
858        sCgDeferredShadowProgram->SetTexture(2, shadowTex);
859        sCgDeferredShadowProgram->SetTexture(3, noiseTex2D);
860        sCgDeferredShadowProgram->SetMatrix(4, shadowMatrix);
861        sCgDeferredShadowProgram->SetValue1f(5, 2.0f / shadowMap->GetSize());
862
863        const Vector3 lightDir = -light->GetDirection();
864        sCgDeferredShadowProgram->SetValue3f(6, lightDir.x, lightDir.y, lightDir.z);
865        sCgDeferredShadowProgram->SetValue3f(7, mEyePos.x, mEyePos.y, mEyePos.z);
866
867        DrawQuad(sCgDeferredShadowProgram);
868
869        PrintGLerror("deferred shading + shadows");
870}
871
872
873void DeferredRenderer::SetSamplingMethod(SAMPLING_METHOD s)
874{
875        if (s != mSamplingMethod)
876        {
877                mSamplingMethod = s;
878                mRegenerateSamples = true;
879        }
880}
881
882
883void DeferredRenderer::SetShadingMethod(SHADING_METHOD s)
884{
885        if (s != mShadingMethod)
886        {
887                mShadingMethod = s;
888                mRegenerateSamples = true;
889        }
890}
891
892
893void DeferredRenderer::ComputeToneParameters(FrameBufferObject *fbo,
894                                                                                         DirectionalLight *light,
895                                                                                         float &imageKey,
896                                                                                         float &whiteLum,
897                                                                                         float &middleGrey)
898{
899        // hack: estimate value where sky burns out
900        whiteLum = log(WHITE_LUMINANCE);
901       
902        ////////////////////
903        //-- linear interpolate brightness key depending on the current sun position
904
905        const float minKey = 0.09f;
906        const float maxKey = 0.36f;
907
908        const float lightIntensity = DotProd(-light->GetDirection(), Vector3::UNIT_Z());
909        middleGrey = lightIntensity * maxKey + (1.0f - lightIntensity) * minKey;
910
911
912        //////////
913        //-- compute avg loglum
914
915        ColorBufferObject *colorBuffer = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx);
916        GLuint colorsTex = colorBuffer->GetTexture();
917
918        FlipFbos(fbo);
919       
920        sCgLogLumProgram->SetTexture(0, colorsTex);
921        DrawQuad(sCgLogLumProgram);
922       
923        PrintGLerror("ToneMapParams");
924
925
926        ///////////////////
927        //-- compute avg loglum in scene using mipmapping
928
929        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture());
930        glGenerateMipmapEXT(GL_TEXTURE_2D);
931}
932
933
934static void ExportData(float *data, int w, int h)
935{
936        startil();
937
938        cout << "w: " << w << " h: " << h << endl;
939        ILstring filename = ILstring("downsample2.jpg");
940        ilRegisterType(IL_FLOAT);
941
942        const int depth = 1;
943        const int bpp = 4;
944
945        if (!ilTexImage(w, h, depth, bpp, IL_RGBA, IL_FLOAT, data))
946        {
947                cerr << "IL error " << ilGetError() << endl;
948                stopil();
949                return;
950        }
951
952        if (!ilSaveImage(filename))
953        {
954                cerr << "TGA write error " << ilGetError() << endl;
955        }
956
957        stopil();
958}
959
960
961void DeferredRenderer::DownSample(FrameBufferObject *fbo,
962                                                                  int bufferIdx,
963                                                                  FrameBufferObject *downSampleFbo,
964                                                                  int downSampleBufferIdx,
965                                                                  ShaderProgram *program)
966{
967        ColorBufferObject *buffer = fbo->GetColorBuffer(bufferIdx);
968        GLuint tex = buffer->GetTexture();
969
970        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
971        glViewport(0, 0, downSampleFbo->GetWidth(), downSampleFbo->GetHeight());
972       
973        downSampleFbo->Bind();
974
975        program->SetTexture(0, tex);
976        glDrawBuffers(1, mrt + downSampleBufferIdx);
977
978        DrawQuad(program);
979       
980        glPopAttrib();
981        PrintGLerror("downsample");
982}
983
984
985void DeferredRenderer::ToneMap(FrameBufferObject *fbo,
986                                                           float imageKey,
987                                                           float whiteLum,
988                                                           float middleGrey)
989{
990        ColorBufferObject *colorBuffer = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx);
991        GLuint colorsTex = colorBuffer->GetTexture();
992        //FrameBufferObject::Release();
993
994        FlipFbos(fbo);
995
996        sCgToneProgram->SetTexture(0, colorsTex);
997        sCgToneProgram->SetValue1f(1, imageKey);
998        sCgToneProgram->SetValue1f(2, whiteLum);
999        sCgToneProgram->SetValue1f(3, middleGrey);
1000
1001        DrawQuad(sCgToneProgram);
1002
1003        PrintGLerror("ToneMap");
1004}
1005
1006
1007void DeferredRenderer::Output(FrameBufferObject *fbo)
1008{
1009        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
1010        glViewport(0, 0, fbo->GetWidth(), fbo->GetHeight());
1011       
1012        ColorBufferObject *colorBuffer = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx);
1013        GLuint colorsTex = colorBuffer->GetTexture();
1014
1015        sCgDownSampleProgram->SetTexture(0, colorsTex);
1016
1017        FrameBufferObject::Release();
1018        DrawQuad(sCgDownSampleProgram);
1019
1020        PrintGLerror("output");
1021}
1022
1023
1024/*
1025void DeferredRenderer::BackProject(FrameBufferObject *fbo)
1026{
1027        // back project new frame into old one and check
1028        // if pixel still valid. store this property with ssao texture or even
1029        // betteer with color / depth texture. This way
1030        // we can sample this property together with the color / depth
1031        // values and we do not require additional texture lookups
1032        fbo->Bind();
1033
1034        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
1035        //GLuint ssaoTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(mIllumFboIndex)->GetTexture();
1036
1037        // overwrite old color texture
1038        //colorBufferIdx = 3 - colorBufferIdx;
1039        //glDrawBuffers(1, mrt + colorBufferIdx);
1040        //glDrawBuffers(1, mrt + colorBufferIdx);
1041
1042        sCgCombineSsaoProgram->SetTexture(0, colorsTex);
1043        //sCgCombineSsaoProgram->SetTexture(1, ssaoTex);
1044
1045        DrawQuad(sCgBackProjectProgram);
1046       
1047        PrintGLerror("combine ssao");
1048}
1049*/
1050
1051
1052void DeferredRenderer::InitFrame()
1053{
1054        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
1055                mOldCornersView[i] = mCornersView[i];
1056
1057        mOldProjViewMatrix = mProjViewMatrix;
1058        mOldEyePos = mEyePos;
1059        mEyePos = mCamera->GetPosition();
1060
1061        // hack: temporarily change far to improve precision
1062        const float oldFar = mCamera->GetFar();
1063        const float oldNear = mCamera->GetNear();
1064       
1065
1066        Matrix4x4 matViewing, matProjection;
1067
1068
1069        ///////////////////
1070
1071
1072        mCamera->GetViewOrientationMatrix(matViewing);
1073        mCamera->GetProjectionMatrix(matProjection);
1074
1075        mProjViewMatrix = matViewing * matProjection;
1076        ComputeViewVectors(mCamera, mCornersView[0], mCornersView[1], mCornersView[2], mCornersView[3]);
1077       
1078
1079        // switch roles of old and new fbo
1080        // the algorihm uses two input fbos, where the one
1081        // contais the color buffer from the last frame,
1082        // the other one will be written
1083
1084        mIllumFboIndex = 2 - mIllumFboIndex;
1085       
1086        // enable fragment shading
1087        ShaderManager::GetSingleton()->EnableFragmentProfile();
1088
1089        glDisable(GL_ALPHA_TEST);
1090        glDisable(GL_TEXTURE_2D);
1091        glDisable(GL_LIGHTING);
1092        glDisable(GL_BLEND);
1093        glDisable(GL_DEPTH_TEST);
1094
1095        glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL);
1096
1097        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
1098        glPushMatrix();
1099        glLoadIdentity();
1100
1101        gluOrtho2D(0, 1, 0, 1);
1102
1103
1104        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
1105        glPushMatrix();
1106        glLoadIdentity();
1107
1108       
1109        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
1110        glViewport(0, 0, mWidth, mHeight);
1111
1112        // revert to old far and near plane
1113        mCamera->SetFar(oldFar);
1114        mCamera->SetNear(oldNear);
1115}
1116
1117
1118void DeferredRenderer::SmoothSsao(FrameBufferObject *fbo)
1119{
1120        mIllumFbo->Bind();
1121
1122        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
1123        GLuint ssaoTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(mIllumFboIndex)->GetTexture();
1124
1125        // overwrite old ssao texture
1126        glDrawBuffers(1, mrt + 2 - mIllumFboIndex);
1127
1128        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
1129        glViewport(0, 0, mIllumFbo->GetWidth(), mIllumFbo->GetHeight());
1130
1131        int i = 0;
1132        sCgSmoothSsaoProgram->SetTexture(i ++, normalsTex);
1133        sCgSmoothSsaoProgram->SetTexture(i ++, ssaoTex);
1134
1135        sCgSmoothSsaoProgram->SetArray2f(i ++, (float *)ssaoFilterOffsets, NUM_SSAO_FILTERSAMPLES);
1136        sCgSmoothSsaoProgram->SetArray1f(i ++, (float *)ssaoFilterWeights, NUM_SSAO_FILTERSAMPLES);
1137       
1138        DrawQuad(sCgSmoothSsaoProgram);
1139
1140        glPopAttrib();
1141
1142        PrintGLerror("combine ssao");
1143}
1144
1145
1146} // namespace
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.