source: GTP/trunk/App/Demos/Vis/FriendlyCulling/src/DeferredRenderer.cpp @ 3164

Revision 3164, 31.2 KB checked in by mattausch, 16 years ago (diff)

good quality now for current settings
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 *sCgScaleDepthProgram = NULL;
60static ShaderProgram *sCgPrepareSsaoProgram = 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        // for performance reasons we use a smaller texture and repeat it over the screen
329        CreateNoiseTex2D(mIllumFbo->GetWidth() / 4, mIllumFbo->GetWidth() / 4);
330        //CreateNoiseTex1D(mIllumFbo->GetWidth() / 4);
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        sCgPrepareSsaoProgram = sm->CreateFragmentProgram("deferred", "PrepareSsao", "PrepareSsao");
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"};
387        sCgSsaoProgram->AddParameters(ssaoParams, 0, 18);
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[] =
415                {"colorsTex", "normalsTex", "ssaoTex", "filterOffs",
416                 "filterWeights", "modelViewProj", "bl", "br", "tl", "tr"};
417        sCgCombineSsaoProgram->AddParameters(combineSsaoParams, 0, 10);
418
419        //////////////
420
421        string deferredParams[] = {"colors", "normals", "lightDir"};
422        sCgDeferredProgram->AddParameters(deferredParams, 0, 3);
423
424        ///////////////////
425
426        string aaParams[] = {"colors", "normals", "offsets"};
427        sCgAntiAliasingProgram->AddParameters(aaParams, 0, 3);
428
429        /////////////////////
430
431        string downSampleParams[] = {"colors"};
432        sCgDownSampleProgram->AddParameters(downSampleParams, 0, 1);
433
434        /////////////////////
435
436        string scaleDepthParams[] = {"colors"};
437        sCgScaleDepthProgram->AddParameters(scaleDepthParams, 0, 1);
438
439        ////////////
440
441        sCgLogLumProgram->AddParameter("colors", 0);
442
443        ////////////////
444
445       
446        string prepareSsaoParams[] =
447                {"colorsTex", "oldTex", "oldEyePos", "modelViewProj", "oldModelViewProj",
448                 "oldbl", "oldbr", "oldtl", "oldtr", "diffVals"};
449
450        sCgPrepareSsaoProgram->AddParameters(prepareSsaoParams, 0, 10);
451
452
453        ////////////////
454
455
456        //const float filterWidth = 100.0f;
457        //const float filterWidth = 200.0f;
458        const float filterWidth = 15.0f;
459
460        PoissonDiscSampleGenerator2 poisson(NUM_SSAO_FILTERSAMPLES, 1.0f);
461        poisson.Generate((float *)ssaoFilterOffsets);
462
463        const float xoffs = (float)filterWidth / mWidth;
464        const float yoffs = (float)filterWidth / mHeight;
465
466        for (int i = 0; i < NUM_SSAO_FILTERSAMPLES; ++ i)
467        {
468                float x = ssaoFilterOffsets[2 * i + 0];
469                float y = ssaoFilterOffsets[2 * i + 1];
470
471                ssaoFilterWeights[i] = GaussianDistribution(x, y, 1.0f);
472                //ssaoFilterWeights[i] = 1.0f;
473
474                ssaoFilterOffsets[2 * i + 0] *= xoffs;
475                ssaoFilterOffsets[2 * i + 1] *= yoffs;
476        }
477
478
479        /////////
480        //-- pcf tabs for shadowing
481
482        float filterWeights[NUM_PCF_TABS];
483        PoissonDiscSampleGenerator2 poisson2(NUM_PCF_TABS, 1.0f);
484        poisson2.Generate((float *)pcfSamples);
485
486        for (int i = 0; i < NUM_PCF_TABS; ++ i)
487        {
488                filterWeights[i] = GaussianDistribution(pcfSamples[i].x, pcfSamples[i].y, 1.0f);
489        }
490
491        sCgDeferredShadowProgram->SetArray2f(8, (float *)pcfSamples, NUM_PCF_TABS);
492        sCgDeferredShadowProgram->SetArray1f(9, (float *)filterWeights, NUM_PCF_TABS);
493
494        PrintGLerror("init");
495}
496
497
498void DeferredRenderer::Render(FrameBufferObject *fbo,
499                                                          float tempCohFactor,
500                                                          DirectionalLight *light,
501                                                          bool useToneMapping,
502                                                          ShadowMap *shadowMap
503                                                          )
504{
505        InitFrame();
506
507        if (shadowMap)
508                FirstPassShadow(fbo, light, shadowMap);
509        else
510                FirstPass(fbo, light);
511
512        if (mShadingMethod != 0)
513        {
514                // downsample fbo buffers
515                // colors
516                //DownSample(fbo, colorBufferIdx, mDownSampleFbo, 0, sCgScaleDepthProgram);
517                PrepareSsao(fbo);
518                DownSample(fbo, 1, mDownSampleFbo, 1, sCgDownSampleProgram); // normals
519                DownSample(fbo, 2, mDownSampleFbo, 2, sCgDownSampleProgram); // offsets
520        }
521
522        // antialiasing of the color buffer
523        AntiAliasing(fbo, light);
524
525        switch (mShadingMethod)
526        {
527        case SSAO:
528                ComputeSsao(fbo, tempCohFactor);
529                CombineSsao(fbo);
530                break;
531        case GI:
532                ComputeGlobIllum(fbo, tempCohFactor);
533                CombineIllum(fbo);
534                break;
535        default: // DEFAULT
536                // do nothing: standard deferred shading
537                break;
538        }
539
540        if (useToneMapping)
541        {
542                float imageKey, whiteLum, middleGrey;
543
544                ComputeToneParameters(fbo, light, imageKey, whiteLum, middleGrey);
545                ToneMap(fbo, imageKey, whiteLum, middleGrey);
546        }
547
548        // as multisampling is difficult / costly with deferred shading,
549        // at least do some antialiasing
550        AntiAliasing(fbo, light);
551
552        // just output the latest buffer
553        //Output(fbo);
554
555        glEnable(GL_LIGHTING);
556        glDisable(GL_TEXTURE_2D);
557
558        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
559        glPopMatrix();
560
561        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
562        glPopMatrix();
563
564        // viewport
565        glPopAttrib();
566
567        FrameBufferObject::Release();
568        ShaderManager::GetSingleton()->DisableFragmentProfile();
569}
570
571
572void DeferredRenderer::ComputeSsao(FrameBufferObject *fbo,
573                                                                   float tempCohFactor)
574{
575        GLuint colorsTex, normalsTex, attribsTex;
576
577        if (0)
578        {
579                colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
580                normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
581                attribsTex = fbo->GetColorBuffer(2)->GetTexture();
582        }
583        else
584        {
585                colorsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(0)->GetTexture();
586                normalsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
587                attribsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(2)->GetTexture();
588                //attribsTex = fbo->GetColorBuffer(2)->GetTexture();
589        }
590
591        // flip flop between illumination buffers
592        GLuint oldTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(2 - mIllumFboIndex)->GetTexture();
593
594        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
595        glViewport(0, 0, mIllumFbo->GetWidth(), mIllumFbo->GetHeight());
596
597        // read the second buffer, write to the first buffer
598        mIllumFbo->Bind();
599        glDrawBuffers(1, mrt + mIllumFboIndex);
600
601        int i = 0;
602
603        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, colorsTex);
604        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, normalsTex);
605        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, oldTex);
606        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, noiseTex2D);
607
608        sCgSsaoProgram->SetValue1f(i ++, (mUseTemporalCoherence && !mRegenerateSamples) ? tempCohFactor : 0);
609       
610        if (mUseTemporalCoherence || 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
642        DrawQuad(sCgSsaoProgram);
643
644        glPopAttrib();
645
646        PrintGLerror("ssao first pass");
647}
648
649
650static void SetVertex(float x, float y, float x_offs, float y_offs)
651{
652        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE0_ARB, x, y); // center
653        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE1_ARB, x - x_offs, y + y_offs); // left top
654        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE2_ARB, x + x_offs, y - y_offs); // right bottom
655        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE3_ARB, x + x_offs, y + y_offs); // right top
656        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE4_ARB, x - x_offs, y - y_offs); // left bottom
657
658        glMultiTexCoord4fARB(GL_TEXTURE5_ARB, x - x_offs, y, x + x_offs, y); // left right
659        glMultiTexCoord4fARB(GL_TEXTURE6_ARB, x, y + y_offs, x, y - y_offs); // top bottom
660
661        //glVertex3f(x - 0.5f, y - 0.5f, -0.5f);
662        glVertex2f(x, y);
663}
664
665
666void DeferredRenderer::AntiAliasing(FrameBufferObject *fbo, DirectionalLight *light)
667{
668        ColorBufferObject *colorBuffer = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx);
669        GLuint colorsTex = colorBuffer->GetTexture();
670        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
671
672        // read the second buffer, write to the first buffer
673        //FlipFbos(fbo);
674        // end of the pipeline => just draw image to screen
675        FrameBufferObject::Release();
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        int i = 0;
746
747        sCgGiProgram->SetTexture(i ++, colorsTex);
748        sCgGiProgram->SetTexture(i ++, normalsTex);
749        sCgGiProgram->SetTexture(i ++, noiseTex2D);
750        sCgGiProgram->SetTexture(i ++, oldSsaoTex);
751        sCgGiProgram->SetTexture(i ++, oldIllumTex);
752
753        sCgGiProgram->SetValue1f(i ++,
754                (mUseTemporalCoherence && !mRegenerateSamples) ? tempCohFactor : 0);
755
756        if (mUseTemporalCoherence || mRegenerateSamples)
757        {
758                mRegenerateSamples = false;
759
760                // q: should we generate new samples or only rotate the old ones?
761                // in the first case, the sample patterns look nicer, but the kernel
762                // needs longer to converge
763                GenerateSamples(mSamplingMethod);
764
765                sCgGiProgram->SetArray2f(i ++, (float *)samples2, NUM_SAMPLES);
766        }
767
768        Vector3 bl = mCornersView[0];
769        Vector3 br = mCornersView[1];
770        Vector3 tl = mCornersView[2];
771        Vector3 tr = mCornersView[3];
772
773        sCgGiProgram->SetValue3f(i ++, bl.x, bl.y, bl.z);
774        sCgGiProgram->SetValue3f(i ++, br.x, br.y, br.z);
775        sCgGiProgram->SetValue3f(i ++, tl.x, tl.y, tl.z);
776        sCgGiProgram->SetValue3f(i ++, tr.x, tr.y, tr.z);
777
778        sCgGiProgram->SetMatrix(i ++, mOldProjViewMatrix);
779        sCgGiProgram->SetMatrix(i ++, mProjViewMatrix);
780
781
782        DrawQuad(sCgGiProgram);
783
784        glPopAttrib();
785
786        PrintGLerror("globillum first pass");
787}
788
789
790void DeferredRenderer::CombineIllum(FrameBufferObject *fbo)
791{
792        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
793
794        GLuint ssaoTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(mIllumFboIndex)->GetTexture();
795        GLuint illumTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(mIllumFboIndex + 1)->GetTexture();
796
797        FlipFbos(fbo);
798
799        sCgCombineIllumProgram->SetTexture(0, colorsTex);
800        sCgCombineIllumProgram->SetTexture(1, ssaoTex);
801        sCgCombineIllumProgram->SetTexture(2, illumTex);
802       
803        DrawQuad(sCgCombineIllumProgram);
804
805        PrintGLerror("combine");
806}
807
808
809void DeferredRenderer::CombineSsao(FrameBufferObject *fbo)
810{
811        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
812        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
813        GLuint ssaoTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(mIllumFboIndex)->GetTexture();
814       
815        FlipFbos(fbo);
816
817        int i = 0;
818
819        sCgCombineSsaoProgram->SetTexture(i ++, colorsTex);
820        sCgCombineSsaoProgram->SetTexture(i ++, normalsTex);
821        sCgCombineSsaoProgram->SetTexture(i ++, ssaoTex);
822
823        sCgCombineSsaoProgram->SetArray2f(i ++, (float *)ssaoFilterOffsets, NUM_SSAO_FILTERSAMPLES);
824        sCgCombineSsaoProgram->SetArray1f(i ++, (float *)ssaoFilterWeights, NUM_SSAO_FILTERSAMPLES);
825       
826        sCgCombineSsaoProgram->SetMatrix(i++, mProjViewMatrix);
827
828        for (int j = 0; j < 4; ++ j, ++ i)
829                sCgCombineSsaoProgram->SetValue3f(i, mCornersView[j].x, mCornersView[j].y, mCornersView[j].z);
830
831        DrawQuad(sCgCombineSsaoProgram);
832       
833        PrintGLerror("combine ssao");
834}
835
836
837void DeferredRenderer::FirstPassShadow(FrameBufferObject *fbo,
838                                                                           DirectionalLight *light,
839                                                                           ShadowMap *shadowMap)
840{
841        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
842        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
843
844        GLuint shadowTex = shadowMap->GetDepthTexture();
845
846        Matrix4x4 shadowMatrix;
847        shadowMap->GetTextureMatrix(shadowMatrix);
848
849
850        FlipFbos(fbo);
851
852        sCgDeferredShadowProgram->SetTexture(0, colorsTex);
853        sCgDeferredShadowProgram->SetTexture(1, normalsTex);
854        sCgDeferredShadowProgram->SetTexture(2, shadowTex);
855        sCgDeferredShadowProgram->SetTexture(3, noiseTex2D);
856        sCgDeferredShadowProgram->SetMatrix(4, shadowMatrix);
857        sCgDeferredShadowProgram->SetValue1f(5, 2.0f / shadowMap->GetSize());
858
859        const Vector3 lightDir = -light->GetDirection();
860        sCgDeferredShadowProgram->SetValue3f(6, lightDir.x, lightDir.y, lightDir.z);
861        sCgDeferredShadowProgram->SetValue3f(7, mEyePos.x, mEyePos.y, mEyePos.z);
862
863        DrawQuad(sCgDeferredShadowProgram);
864
865        PrintGLerror("deferred shading + shadows");
866}
867
868
869void DeferredRenderer::SetSamplingMethod(SAMPLING_METHOD s)
870{
871        if (s != mSamplingMethod)
872        {
873                mSamplingMethod = s;
874                mRegenerateSamples = true;
875        }
876}
877
878
879void DeferredRenderer::SetShadingMethod(SHADING_METHOD s)
880{
881        if (s != mShadingMethod)
882        {
883                mShadingMethod = s;
884                mRegenerateSamples = true;
885        }
886}
887
888
889void DeferredRenderer::ComputeToneParameters(FrameBufferObject *fbo,
890                                                                                         DirectionalLight *light,
891                                                                                         float &imageKey,
892                                                                                         float &whiteLum,
893                                                                                         float &middleGrey)
894{
895        // hack: estimate value where sky burns out
896        whiteLum = log(WHITE_LUMINANCE);
897       
898        ////////////////////
899        //-- linear interpolate brightness key depending on the current sun position
900
901        const float minKey = 0.09f;
902        const float maxKey = 0.36f;
903
904        const float lightIntensity = DotProd(-light->GetDirection(), Vector3::UNIT_Z());
905        middleGrey = lightIntensity * maxKey + (1.0f - lightIntensity) * minKey;
906
907
908        //////////
909        //-- compute avg loglum
910
911        ColorBufferObject *colorBuffer = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx);
912        GLuint colorsTex = colorBuffer->GetTexture();
913
914        FlipFbos(fbo);
915       
916        sCgLogLumProgram->SetTexture(0, colorsTex);
917        DrawQuad(sCgLogLumProgram);
918       
919        PrintGLerror("ToneMapParams");
920
921
922        ///////////////////
923        //-- compute avg loglum in scene using mipmapping
924
925        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture());
926        glGenerateMipmapEXT(GL_TEXTURE_2D);
927}
928
929
930static void ExportData(float *data, int w, int h)
931{
932        startil();
933
934        cout << "w: " << w << " h: " << h << endl;
935        ILstring filename = ILstring("downsample2.jpg");
936        ilRegisterType(IL_FLOAT);
937
938        const int depth = 1;
939        const int bpp = 4;
940
941        if (!ilTexImage(w, h, depth, bpp, IL_RGBA, IL_FLOAT, data))
942        {
943                cerr << "IL error " << ilGetError() << endl;
944                stopil();
945                return;
946        }
947
948        if (!ilSaveImage(filename))
949        {
950                cerr << "TGA write error " << ilGetError() << endl;
951        }
952
953        stopil();
954}
955
956
957void DeferredRenderer::PrepareSsao(FrameBufferObject *fbo)
958{
959        GLuint colorsTex, diffVals, oldTex;
960
961        colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
962        //normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
963        diffVals = fbo->GetColorBuffer(2)->GetTexture();
964        //diffVals = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(2)->GetTexture();
965
966        // flip flop between illumination buffers
967        oldTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(2 - mIllumFboIndex)->GetTexture();
968
969        int i = 0;
970
971        sCgPrepareSsaoProgram->SetTexture(i ++, colorsTex);
972        //sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, normalsTex);
973        sCgPrepareSsaoProgram->SetTexture(i ++, oldTex);
974
975        Vector3 de;
976        de.x = mOldEyePos.x - mEyePos.x;
977        de.y = mOldEyePos.y - mEyePos.y;
978        de.z = mOldEyePos.z - mEyePos.z;
979
980        sCgPrepareSsaoProgram->SetValue3f(i ++, de.x, de.y, de.z);
981
982        sCgPrepareSsaoProgram->SetMatrix(i ++, mProjViewMatrix);
983        sCgPrepareSsaoProgram->SetMatrix(i ++, mOldProjViewMatrix);
984
985        for (int j = 0; j < 4; ++ j, ++ i)
986                sCgPrepareSsaoProgram->SetValue3f(i, mOldCornersView[j].x, mOldCornersView[j].y, mOldCornersView[j].z);
987
988        sCgPrepareSsaoProgram->SetTexture(i ++, diffVals);
989
990
991        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
992        glViewport(0, 0, mDownSampleFbo->GetWidth(), mDownSampleFbo->GetHeight());
993       
994        mDownSampleFbo->Bind();
995
996        glDrawBuffers(1, mrt + 0);
997
998        DrawQuad(sCgPrepareSsaoProgram);
999       
1000        glPopAttrib();
1001        PrintGLerror("prepareSsao");
1002}
1003
1004
1005
1006void DeferredRenderer::DownSample(FrameBufferObject *fbo,
1007                                                                  int bufferIdx,
1008                                                                  FrameBufferObject *downSampleFbo,
1009                                                                  int downSampleBufferIdx,
1010                                                                  ShaderProgram *program)
1011{
1012        ColorBufferObject *buffer = fbo->GetColorBuffer(bufferIdx);
1013        GLuint tex = buffer->GetTexture();
1014
1015        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
1016        glViewport(0, 0, downSampleFbo->GetWidth(), downSampleFbo->GetHeight());
1017       
1018        downSampleFbo->Bind();
1019
1020        program->SetTexture(0, tex);
1021        glDrawBuffers(1, mrt + downSampleBufferIdx);
1022
1023        DrawQuad(program);
1024       
1025        glPopAttrib();
1026        PrintGLerror("downsample");
1027}
1028
1029
1030void DeferredRenderer::ToneMap(FrameBufferObject *fbo,
1031                                                           float imageKey,
1032                                                           float whiteLum,
1033                                                           float middleGrey)
1034{
1035        ColorBufferObject *colorBuffer = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx);
1036        GLuint colorsTex = colorBuffer->GetTexture();
1037        //FrameBufferObject::Release();
1038
1039        FlipFbos(fbo);
1040
1041        sCgToneProgram->SetTexture(0, colorsTex);
1042        sCgToneProgram->SetValue1f(1, imageKey);
1043        sCgToneProgram->SetValue1f(2, whiteLum);
1044        sCgToneProgram->SetValue1f(3, middleGrey);
1045
1046        DrawQuad(sCgToneProgram);
1047
1048        PrintGLerror("ToneMap");
1049}
1050
1051
1052void DeferredRenderer::Output(FrameBufferObject *fbo)
1053{
1054        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
1055        glViewport(0, 0, fbo->GetWidth(), fbo->GetHeight());
1056       
1057        ColorBufferObject *colorBuffer = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx);
1058        GLuint colorsTex = colorBuffer->GetTexture();
1059
1060        sCgDownSampleProgram->SetTexture(0, colorsTex);
1061
1062        FrameBufferObject::Release();
1063        DrawQuad(sCgDownSampleProgram);
1064
1065        PrintGLerror("output");
1066}
1067
1068
1069void DeferredRenderer::InitFrame()
1070{
1071        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
1072                mOldCornersView[i] = mCornersView[i];
1073
1074        mOldProjViewMatrix = mProjViewMatrix;
1075        mOldEyePos = mEyePos;
1076        mEyePos = mCamera->GetPosition();
1077
1078        // hack: temporarily change far to improve precision
1079        const float oldFar = mCamera->GetFar();
1080        const float oldNear = mCamera->GetNear();
1081       
1082
1083        Matrix4x4 matViewing, matProjection;
1084
1085
1086        ///////////////////
1087
1088
1089        mCamera->GetViewOrientationMatrix(matViewing);
1090        mCamera->GetProjectionMatrix(matProjection);
1091
1092        mProjViewMatrix = matViewing * matProjection;
1093        ComputeViewVectors(mCamera, mCornersView[0], mCornersView[1], mCornersView[2], mCornersView[3]);
1094       
1095
1096        // switch roles of old and new fbo
1097        // the algorihm uses two input fbos, where the one
1098        // contais the color buffer from the last frame,
1099        // the other one will be written
1100
1101        mIllumFboIndex = 2 - mIllumFboIndex;
1102       
1103        // enable fragment shading
1104        ShaderManager::GetSingleton()->EnableFragmentProfile();
1105
1106        glDisable(GL_ALPHA_TEST);
1107        glDisable(GL_TEXTURE_2D);
1108        glDisable(GL_LIGHTING);
1109        glDisable(GL_BLEND);
1110        glDisable(GL_DEPTH_TEST);
1111
1112        glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL);
1113
1114        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
1115        glPushMatrix();
1116        glLoadIdentity();
1117
1118        gluOrtho2D(0, 1, 0, 1);
1119
1120
1121        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
1122        glPushMatrix();
1123        glLoadIdentity();
1124
1125       
1126        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
1127        glViewport(0, 0, mWidth, mHeight);
1128
1129        // revert to old far and near plane
1130        mCamera->SetFar(oldFar);
1131        mCamera->SetNear(oldNear);
1132}
1133
1134
1135} // namespace
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.