source: GTP/trunk/App/Demos/Vis/FriendlyCulling/src/DeferredRenderer.cpp @ 3194

Revision 3194, 32.1 KB checked in by mattausch, 16 years ago (diff)
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_FILTER_SAMPLES * 2];
74static float ssaoFilterWeights[NUM_SSAO_FILTER_SAMPLES];
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),
290mSortSamples(true)
291{
292        ///////////
293        //-- the flip-flop fbos
294
295        const int dsw = w / 2; const int dsh = h / 2;
296        //const int dsw = w; const int dsh = h;
297
298        mIllumFbo = new FrameBufferObject(dsw, dsh, FrameBufferObject::DEPTH_NONE);
299        //mIllumFbo = new FrameBufferObject(w, h, FrameBufferObject::DEPTH_NONE);
300
301        mFBOs.push_back(mIllumFbo);
302
303        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
304        {
305                mIllumFbo->AddColorBuffer(ColorBufferObject::RGBA_FLOAT_32, ColorBufferObject::WRAP_CLAMP_TO_EDGE, ColorBufferObject::FILTER_LINEAR);
306                FrameBufferObject::InitBuffer(mIllumFbo, i);
307        }
308
309
310        ///////////////
311        //-- the downsampled ssao + color bleeding textures: as gi is inherently low frequency, we can use these to improve performance
312
313        mDownSampleFbo = new FrameBufferObject(dsw, dsh, FrameBufferObject::DEPTH_NONE);
314        //mDownSampleFbo = new FrameBufferObject(w, h, FrameBufferObject::DEPTH_NONE);
315        mDownSampleFbo->AddColorBuffer(ColorBufferObject::RGBA_FLOAT_32, ColorBufferObject::WRAP_CLAMP_TO_EDGE, ColorBufferObject::FILTER_LINEAR);
316        // downsample buffer for the normal texture
317        mDownSampleFbo->AddColorBuffer(ColorBufferObject::RGB_FLOAT_16, ColorBufferObject::WRAP_CLAMP_TO_EDGE, ColorBufferObject::FILTER_LINEAR);
318        // downsample buffer for the offset texture
319        mDownSampleFbo->AddColorBuffer(ColorBufferObject::RGB_FLOAT_16, ColorBufferObject::WRAP_CLAMP_TO_EDGE, ColorBufferObject::FILTER_LINEAR);
320
321        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
322        {
323                FrameBufferObject::InitBuffer(mDownSampleFbo, i);
324        }
325
326        mFBOs.push_back(mDownSampleFbo);
327
328        // create noise texture for ssao
329        // for performance reasons we use a smaller texture and repeat it over the screen
330        CreateNoiseTex2D(mIllumFbo->GetWidth() / 4, 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", "normalsTex", "diffVals", "oldTex",
448                 "oldEyePos", "modelViewProj", "oldModelViewProj",
449                 "oldbl", "oldbr", "oldtl", "oldtr"};
450
451        sCgPrepareSsaoProgram->AddParameters(prepareSsaoParams, 0, 11);
452
453
454        ////////////////
455
456        const float filterWidth = 1.0f;
457
458        PoissonDiscSampleGenerator2 poisson(NUM_SSAO_FILTER_SAMPLES, 1.0f);
459        poisson.Generate((float *)ssaoFilterOffsets);
460
461        const float xoffs = (float)filterWidth / mWidth;
462        const float yoffs = (float)filterWidth / mHeight;
463
464        for (int i = 0; i < NUM_SSAO_FILTER_SAMPLES; ++ i)
465        {
466                float x = ssaoFilterOffsets[2 * i + 0];
467                float y = ssaoFilterOffsets[2 * i + 1];
468
469                ssaoFilterWeights[i] = GaussianDistribution(x, y, 1.0f);
470                //ssaoFilterWeights[i] = 1.0f;
471
472                ssaoFilterOffsets[2 * i + 0] *= xoffs;
473                ssaoFilterOffsets[2 * i + 1] *= yoffs;
474        }
475
476
477        /////////
478        //-- pcf tabs for shadowing
479
480        float filterWeights[NUM_PCF_TABS];
481        PoissonDiscSampleGenerator2 poisson2(NUM_PCF_TABS, 1.0f);
482        poisson2.Generate((float *)pcfSamples);
483
484        for (int i = 0; i < NUM_PCF_TABS; ++ i)
485        {
486                filterWeights[i] = GaussianDistribution(pcfSamples[i].x, pcfSamples[i].y, 1.0f);
487        }
488
489        sCgDeferredShadowProgram->SetArray2f(8, (float *)pcfSamples, NUM_PCF_TABS);
490        sCgDeferredShadowProgram->SetArray1f(9, (float *)filterWeights, NUM_PCF_TABS);
491
492        PrintGLerror("init");
493}
494
495
496void DeferredRenderer::Render(FrameBufferObject *fbo,
497                                                          float tempCohFactor,
498                                                          DirectionalLight *light,
499                                                          bool useToneMapping,
500                                                          bool useAntiAliasing,
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                PrepareSsao(fbo);
515        }
516
517        // multisampling is difficult / costly with deferred shading
518        // at least do some edge blurring
519        //if (useAntiAliasing) AntiAliasing(fbo, light);
520
521        switch (mShadingMethod)
522        {
523        case SSAO:
524                ComputeSsao(fbo, tempCohFactor);
525                CombineSsao(fbo);
526                break;
527        case GI:
528                ComputeGlobIllum(fbo, tempCohFactor);
529                CombineIllum(fbo);
530                break;
531        default: // DEFAULT
532                // do nothing: standard deferred shading
533                break;
534        }
535
536        if (useToneMapping)
537        {
538                float imageKey, whiteLum, middleGrey;
539
540                ComputeToneParameters(fbo, light, imageKey, whiteLum, middleGrey);
541                ToneMap(fbo, imageKey, whiteLum, middleGrey);
542        }
543
544        // multisampling is difficult / costly with deferred shading
545        // at least do some edge blurring
546        if (useAntiAliasing) AntiAliasing(fbo, light);// else
547        Output(fbo); // just output the latest buffer
548
549        glEnable(GL_LIGHTING);
550        glDisable(GL_TEXTURE_2D);
551
552        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
553        glPopMatrix();
554
555        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
556        glPopMatrix();
557
558        // viewport
559        glPopAttrib();
560
561        FrameBufferObject::Release();
562        ShaderManager::GetSingleton()->DisableFragmentProfile();
563}
564
565
566
567static inline float SqrMag(const Sample2 &s)
568{
569        return (s.x * s.x + s.y * s.y);
570}
571
572
573static inline float SqrDist(const Sample2 &a, const Sample2 &b)
574{
575        float x = a.x - b.x;
576        float y = a.y - b.y;
577       
578        return x * x + y * y;
579}
580
581
582static inline bool lt(const Sample2 &a, const Sample2 &b)
583{
584        return SqrMag(a) < SqrMag(b);
585}
586
587
588void DeferredRenderer::SortSamples()
589{
590        static Sample2 tempSamples[NUM_SAMPLES];
591        static bool checked[NUM_SAMPLES];
592
593        for (int i = 0; i < NUM_SAMPLES; ++ i)
594                checked[i] = false;
595
596        Sample2 currentSample;
597        currentSample.x = 0; currentSample.y = 0;
598        int ns = 0; // the next sample index
599
600        for (int i = 0; i < NUM_SAMPLES; ++ i)
601        {
602                float minLen = 1e20f;
603
604                for (int j = 0; j < NUM_SAMPLES; ++ j)
605                {
606                        if (checked[j]) continue;
607
608                        Sample2 s = samples2[j];
609                        const float len = SqrDist(s, currentSample);
610
611                        if (len < minLen)
612                        {
613                                minLen = len;
614                                ns = j;
615                        }
616                }
617
618                tempSamples[i] = samples2[ns];
619                currentSample = samples2[ns];
620                checked[ns] = true;
621        }
622
623        for (int i = 0; i < NUM_SAMPLES; ++ i)
624                samples2[i] = tempSamples[i];
625}
626
627
628void DeferredRenderer::ComputeSsao(FrameBufferObject *fbo,
629                                                                   float tempCohFactor)
630{
631        GLuint colorsTex, normalsTex, attribsTex;
632
633        if (0)
634        {
635                colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
636                normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
637                attribsTex = fbo->GetColorBuffer(2)->GetTexture();
638        }
639        else
640        {
641                colorsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(0)->GetTexture();
642                normalsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
643                attribsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(2)->GetTexture();
644                //attribsTex = fbo->GetColorBuffer(2)->GetTexture();
645        }
646
647        // flip flop between illumination buffers
648        GLuint oldTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(2 - mIllumFboIndex)->GetTexture();
649
650        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
651        glViewport(0, 0, mIllumFbo->GetWidth(), mIllumFbo->GetHeight());
652
653        // read the second buffer, write to the first buffer
654        mIllumFbo->Bind();
655        glDrawBuffers(1, mrt + mIllumFboIndex);
656
657        int i = 0;
658
659        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, colorsTex);
660        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, normalsTex);
661        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, oldTex);
662        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, noiseTex2D);
663
664        sCgSsaoProgram->SetValue1f(i ++, (mUseTemporalCoherence && !mRegenerateSamples) ? tempCohFactor : 0);
665       
666        if (mUseTemporalCoherence || mRegenerateSamples)
667        {
668                mRegenerateSamples = false;
669
670                // q: should we generate new samples or only rotate the old ones?
671                // in the first case, the sample patterns look nicer, but the kernel
672                // needs longer to converge
673                GenerateSamples(mSamplingMethod);
674
675                //if (mSortSamples) { SortSamples(); }
676                sCgSsaoProgram->SetArray2f(i, (float *)samples2, NUM_SAMPLES);
677        }
678       
679        ++ i;
680
681        for (int j = 0; j < 4; ++ j, ++ i)
682                sCgSsaoProgram->SetValue3f(i, mCornersView[j].x, mCornersView[j].y, mCornersView[j].z);
683
684        sCgSsaoProgram->SetMatrix(i ++, mProjViewMatrix);
685        sCgSsaoProgram->SetMatrix(i ++, mOldProjViewMatrix);
686
687        Vector3 de;
688        de.x = mOldEyePos.x - mEyePos.x;
689        de.y = mOldEyePos.y - mEyePos.y;
690        de.z = mOldEyePos.z - mEyePos.z;
691
692        sCgSsaoProgram->SetValue3f(i ++, de.x, de.y, de.z);
693
694        for (int j = 0; j < 4; ++ j, ++ i)
695                sCgSsaoProgram->SetValue3f(i, mOldCornersView[j].x, mOldCornersView[j].y, mOldCornersView[j].z);
696
697        sCgSsaoProgram->SetTexture(i ++, attribsTex);
698
699
700        DrawQuad(sCgSsaoProgram);
701
702        glPopAttrib();
703
704        PrintGLerror("ssao first pass");
705}
706
707
708static void SetVertex(float x, float y, float x_offs, float y_offs)
709{
710        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE0_ARB, x, y); // center
711        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE1_ARB, x - x_offs, y + y_offs); // left top
712        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE2_ARB, x + x_offs, y - y_offs); // right bottom
713        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE3_ARB, x + x_offs, y + y_offs); // right top
714        glMultiTexCoord2fARB(GL_TEXTURE4_ARB, x - x_offs, y - y_offs); // left bottom
715
716        glMultiTexCoord4fARB(GL_TEXTURE5_ARB, x - x_offs, y, x + x_offs, y); // left right
717        glMultiTexCoord4fARB(GL_TEXTURE6_ARB, x, y + y_offs, x, y - y_offs); // top bottom
718
719        //glVertex3f(x - 0.5f, y - 0.5f, -0.5f);
720        glVertex2f(x, y);
721}
722
723
724void DeferredRenderer::AntiAliasing(FrameBufferObject *fbo, DirectionalLight *light)
725{
726        ColorBufferObject *colorBuffer = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx);
727        GLuint colorsTex = colorBuffer->GetTexture();
728        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
729
730        // read the second buffer, write to the first buffer
731        FlipFbos(fbo);
732        // end of the pipeline => just draw image to screen
733        //FrameBufferObject::Release();
734
735        // the neighbouring texels
736        float xOffs = 1.0f / fbo->GetWidth();
737        float yOffs = 1.0f / fbo->GetHeight();
738
739        sCgAntiAliasingProgram->SetTexture(0, colorsTex);
740        sCgAntiAliasingProgram->SetTexture(1, normalsTex);
741
742        float offsets[16];
743        int i = 0;
744
745        offsets[i] = -xOffs; offsets[i + 1] =  yOffs; i += 2; // left top
746        offsets[i] =  xOffs; offsets[i + 1] = -yOffs; i += 2; // right bottom
747        offsets[i] =  xOffs; offsets[i + 1] =  yOffs; i += 2; // right top
748        offsets[i] = -xOffs; offsets[i + 1] = -yOffs; i += 2; // left bottom
749        offsets[i] = -xOffs; offsets[i + 1] =    .0f; i += 2; // left
750        offsets[i] =  xOffs; offsets[i + 1] =    .0f; i += 2; // right
751        offsets[i] =    .0f; offsets[i + 1] =  yOffs; i += 2; // top
752        offsets[i] =    .0f; offsets[i + 1] = -yOffs; i += 2; // bottom
753
754        sCgAntiAliasingProgram->SetArray2f(2, offsets, 8);
755
756        DrawQuad(sCgAntiAliasingProgram);
757
758        PrintGLerror("antialiasing");
759}
760
761
762void DeferredRenderer::FirstPass(FrameBufferObject *fbo, DirectionalLight *light)
763{
764        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
765        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
766
767        FlipFbos(fbo);
768
769        const Vector3 lightDir = -light->GetDirection();
770
771        sCgDeferredProgram->SetTexture(0, colorsTex);
772        sCgDeferredProgram->SetTexture(1, normalsTex);
773        sCgDeferredProgram->SetValue3f(2, lightDir.x, lightDir.y, lightDir.z);
774       
775        DrawQuad(sCgDeferredProgram);
776
777        PrintGLerror("deferred shading");
778}
779
780
781void DeferredRenderer::ComputeGlobIllum(FrameBufferObject *fbo,
782                                                                                float tempCohFactor)
783{
784#if 0
785        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
786        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
787#else
788        GLuint colorsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(0)->GetTexture();
789        GLuint normalsTex = mDownSampleFbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
790#endif
791
792        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
793        glViewport(0, 0, mIllumFbo->GetWidth(), mIllumFbo->GetHeight());
794
795        // read the second buffer, write to the first buffer
796        mIllumFbo->Bind();
797
798        glDrawBuffers(2, mrt + mIllumFboIndex);
799
800        GLuint oldSsaoTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(2 - mIllumFboIndex)->GetTexture();
801        GLuint oldIllumTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(2 - mIllumFboIndex + 1)->GetTexture();
802
803        int i = 0;
804
805        sCgGiProgram->SetTexture(i ++, colorsTex);
806        sCgGiProgram->SetTexture(i ++, normalsTex);
807        sCgGiProgram->SetTexture(i ++, noiseTex2D);
808        sCgGiProgram->SetTexture(i ++, oldSsaoTex);
809        sCgGiProgram->SetTexture(i ++, oldIllumTex);
810
811        sCgGiProgram->SetValue1f(i ++,
812                (mUseTemporalCoherence && !mRegenerateSamples) ? tempCohFactor : 0);
813
814        if (mUseTemporalCoherence || mRegenerateSamples)
815        {
816                mRegenerateSamples = false;
817
818                // q: should we generate new samples or only rotate the old ones?
819                // in the first case, the sample patterns look nicer, but the kernel
820                // needs longer to converge
821                GenerateSamples(mSamplingMethod);
822
823                sCgGiProgram->SetArray2f(i ++, (float *)samples2, NUM_SAMPLES);
824        }
825
826        Vector3 bl = mCornersView[0];
827        Vector3 br = mCornersView[1];
828        Vector3 tl = mCornersView[2];
829        Vector3 tr = mCornersView[3];
830
831        sCgGiProgram->SetValue3f(i ++, bl.x, bl.y, bl.z);
832        sCgGiProgram->SetValue3f(i ++, br.x, br.y, br.z);
833        sCgGiProgram->SetValue3f(i ++, tl.x, tl.y, tl.z);
834        sCgGiProgram->SetValue3f(i ++, tr.x, tr.y, tr.z);
835
836        sCgGiProgram->SetMatrix(i ++, mOldProjViewMatrix);
837        sCgGiProgram->SetMatrix(i ++, mProjViewMatrix);
838
839
840        DrawQuad(sCgGiProgram);
841
842        glPopAttrib();
843
844        PrintGLerror("globillum first pass");
845}
846
847
848void DeferredRenderer::CombineIllum(FrameBufferObject *fbo)
849{
850        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
851
852        GLuint ssaoTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(mIllumFboIndex)->GetTexture();
853        GLuint illumTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(mIllumFboIndex + 1)->GetTexture();
854
855        FlipFbos(fbo);
856
857        sCgCombineIllumProgram->SetTexture(0, colorsTex);
858        sCgCombineIllumProgram->SetTexture(1, ssaoTex);
859        sCgCombineIllumProgram->SetTexture(2, illumTex);
860       
861        DrawQuad(sCgCombineIllumProgram);
862
863        PrintGLerror("combine");
864}
865
866
867void DeferredRenderer::CombineSsao(FrameBufferObject *fbo)
868{
869        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
870        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
871        GLuint ssaoTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(mIllumFboIndex)->GetTexture();
872       
873        FlipFbos(fbo);
874
875        int i = 0;
876
877        sCgCombineSsaoProgram->SetTexture(i ++, colorsTex);
878        sCgCombineSsaoProgram->SetTexture(i ++, normalsTex);
879        sCgCombineSsaoProgram->SetTexture(i ++, ssaoTex);
880
881        sCgCombineSsaoProgram->SetArray2f(i ++, (float *)ssaoFilterOffsets, NUM_SSAO_FILTER_SAMPLES);
882        sCgCombineSsaoProgram->SetArray1f(i ++, (float *)ssaoFilterWeights, NUM_SSAO_FILTER_SAMPLES);
883       
884        sCgCombineSsaoProgram->SetMatrix(i++, mProjViewMatrix);
885
886        for (int j = 0; j < 4; ++ j, ++ i)
887                sCgCombineSsaoProgram->SetValue3f(i, mCornersView[j].x, mCornersView[j].y, mCornersView[j].z);
888
889        DrawQuad(sCgCombineSsaoProgram);
890       
891        PrintGLerror("combine ssao");
892}
893
894
895void DeferredRenderer::FirstPassShadow(FrameBufferObject *fbo,
896                                                                           DirectionalLight *light,
897                                                                           ShadowMap *shadowMap)
898{
899        GLuint colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
900        GLuint normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
901
902        GLuint shadowTex = shadowMap->GetDepthTexture();
903
904        Matrix4x4 shadowMatrix;
905        shadowMap->GetTextureMatrix(shadowMatrix);
906
907
908        FlipFbos(fbo);
909
910        sCgDeferredShadowProgram->SetTexture(0, colorsTex);
911        sCgDeferredShadowProgram->SetTexture(1, normalsTex);
912        sCgDeferredShadowProgram->SetTexture(2, shadowTex);
913        sCgDeferredShadowProgram->SetTexture(3, noiseTex2D);
914        sCgDeferredShadowProgram->SetMatrix(4, shadowMatrix);
915        sCgDeferredShadowProgram->SetValue1f(5, 2.0f / shadowMap->GetSize());
916
917        const Vector3 lightDir = -light->GetDirection();
918        sCgDeferredShadowProgram->SetValue3f(6, lightDir.x, lightDir.y, lightDir.z);
919        sCgDeferredShadowProgram->SetValue3f(7, mEyePos.x, mEyePos.y, mEyePos.z);
920
921        DrawQuad(sCgDeferredShadowProgram);
922
923        PrintGLerror("deferred shading + shadows");
924}
925
926
927void DeferredRenderer::SetSamplingMethod(SAMPLING_METHOD s)
928{
929        if (s != mSamplingMethod)
930        {
931                mSamplingMethod = s;
932                mRegenerateSamples = true;
933        }
934}
935
936
937void DeferredRenderer::SetShadingMethod(SHADING_METHOD s)
938{
939        if (s != mShadingMethod)
940        {
941                mShadingMethod = s;
942                mRegenerateSamples = true;
943        }
944}
945
946
947void DeferredRenderer::ComputeToneParameters(FrameBufferObject *fbo,
948                                                                                         DirectionalLight *light,
949                                                                                         float &imageKey,
950                                                                                         float &whiteLum,
951                                                                                         float &middleGrey)
952{
953        // hack: estimate value where sky burns out
954        whiteLum = log(WHITE_LUMINANCE);
955       
956
957        ////////////////////
958        //-- linear interpolate brightness key depending on the current sun position
959
960        const float minKey = 0.09f;
961        const float maxKey = 0.36f;
962
963        const float lightIntensity = DotProd(-light->GetDirection(), Vector3::UNIT_Z());
964        middleGrey = lightIntensity * maxKey + (1.0f - lightIntensity) * minKey;
965
966
967        //////////
968        //-- compute avg loglum
969
970        ColorBufferObject *colorBuffer = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx);
971        GLuint colorsTex = colorBuffer->GetTexture();
972
973        FlipFbos(fbo);
974       
975        sCgLogLumProgram->SetTexture(0, colorsTex);
976        DrawQuad(sCgLogLumProgram);
977       
978        PrintGLerror("ToneMapParams");
979
980
981        ///////////////////
982        //-- compute avg loglum in scene using mipmapping
983
984        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture());
985        glGenerateMipmapEXT(GL_TEXTURE_2D);
986}
987
988
989static void ExportData(float *data, int w, int h)
990{
991        startil();
992
993        cout << "w: " << w << " h: " << h << endl;
994        ILstring filename = ILstring("downsample2.jpg");
995        ilRegisterType(IL_FLOAT);
996
997        const int depth = 1;
998        const int bpp = 4;
999
1000        if (!ilTexImage(w, h, depth, bpp, IL_RGBA, IL_FLOAT, data))
1001        {
1002                cerr << "IL error " << ilGetError() << endl;
1003                stopil();
1004                return;
1005        }
1006
1007        if (!ilSaveImage(filename))
1008        {
1009                cerr << "TGA write error " << ilGetError() << endl;
1010        }
1011
1012        stopil();
1013}
1014
1015
1016void DeferredRenderer::PrepareSsao(FrameBufferObject *fbo)
1017{
1018        GLuint colorsTex, normalsTex, diffVals, oldTex;
1019
1020        colorsTex = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx)->GetTexture();
1021        normalsTex = fbo->GetColorBuffer(1)->GetTexture();
1022        diffVals = fbo->GetColorBuffer(2)->GetTexture();
1023
1024        // flip flop between illumination buffers
1025        oldTex = mIllumFbo->GetColorBuffer(2 - mIllumFboIndex)->GetTexture();
1026
1027        int i = 0;
1028
1029        sCgPrepareSsaoProgram->SetTexture(i ++, colorsTex);
1030        sCgPrepareSsaoProgram->SetTexture(i ++, normalsTex);
1031        sCgPrepareSsaoProgram->SetTexture(i ++, diffVals);
1032        sCgPrepareSsaoProgram->SetTexture(i ++, oldTex);
1033
1034        Vector3 de;
1035        de.x = mOldEyePos.x - mEyePos.x;
1036        de.y = mOldEyePos.y - mEyePos.y;
1037        de.z = mOldEyePos.z - mEyePos.z;
1038
1039        sCgPrepareSsaoProgram->SetValue3f(i ++, de.x, de.y, de.z);
1040
1041        sCgPrepareSsaoProgram->SetMatrix(i ++, mProjViewMatrix);
1042        sCgPrepareSsaoProgram->SetMatrix(i ++, mOldProjViewMatrix);
1043
1044        for (int j = 0; j < 4; ++ j, ++ i)
1045                sCgPrepareSsaoProgram->SetValue3f(i, mOldCornersView[j].x, mOldCornersView[j].y, mOldCornersView[j].z);
1046
1047        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
1048        glViewport(0, 0, mDownSampleFbo->GetWidth(), mDownSampleFbo->GetHeight());
1049       
1050        mDownSampleFbo->Bind();
1051
1052        glDrawBuffers(3, mrt + 0);
1053
1054        DrawQuad(sCgPrepareSsaoProgram);
1055       
1056        glPopAttrib();
1057        PrintGLerror("prepareSsao");
1058}
1059
1060
1061
1062void DeferredRenderer::DownSample(FrameBufferObject *fbo,
1063                                                                  int bufferIdx,
1064                                                                  FrameBufferObject *downSampleFbo,
1065                                                                  int downSampleBufferIdx,
1066                                                                  ShaderProgram *program)
1067{
1068        ColorBufferObject *buffer = fbo->GetColorBuffer(bufferIdx);
1069        GLuint tex = buffer->GetTexture();
1070
1071        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
1072        glViewport(0, 0, downSampleFbo->GetWidth(), downSampleFbo->GetHeight());
1073       
1074        downSampleFbo->Bind();
1075
1076        program->SetTexture(0, tex);
1077        glDrawBuffers(1, mrt + downSampleBufferIdx);
1078
1079        DrawQuad(program);
1080       
1081        glPopAttrib();
1082        PrintGLerror("downsample");
1083}
1084
1085
1086void DeferredRenderer::ToneMap(FrameBufferObject *fbo,
1087                                                           float imageKey,
1088                                                           float whiteLum,
1089                                                           float middleGrey)
1090{
1091        ColorBufferObject *colorBuffer = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx);
1092        GLuint colorsTex = colorBuffer->GetTexture();
1093        //FrameBufferObject::Release();
1094
1095        FlipFbos(fbo);
1096
1097        sCgToneProgram->SetTexture(0, colorsTex);
1098        sCgToneProgram->SetValue1f(1, imageKey);
1099        sCgToneProgram->SetValue1f(2, whiteLum);
1100        sCgToneProgram->SetValue1f(3, middleGrey);
1101
1102        DrawQuad(sCgToneProgram);
1103
1104        PrintGLerror("ToneMap");
1105}
1106
1107
1108void DeferredRenderer::Output(FrameBufferObject *fbo)
1109{
1110        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
1111        glViewport(0, 0, fbo->GetWidth(), fbo->GetHeight());
1112       
1113        ColorBufferObject *colorBuffer = fbo->GetColorBuffer(colorBufferIdx);
1114        GLuint colorsTex = colorBuffer->GetTexture();
1115
1116        sCgDownSampleProgram->SetTexture(0, colorsTex);
1117
1118        FrameBufferObject::Release();
1119        DrawQuad(sCgDownSampleProgram);
1120
1121        PrintGLerror("output");
1122}
1123
1124
1125void DeferredRenderer::InitFrame()
1126{
1127        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
1128                mOldCornersView[i] = mCornersView[i];
1129
1130        mOldProjViewMatrix = mProjViewMatrix;
1131        mOldEyePos = mEyePos;
1132        mEyePos = mCamera->GetPosition();
1133
1134        // hack: temporarily change far to improve precision
1135        const float oldFar = mCamera->GetFar();
1136        const float oldNear = mCamera->GetNear();
1137       
1138
1139        Matrix4x4 matViewing, matProjection;
1140
1141
1142        ///////////////////
1143
1144
1145        mCamera->GetViewOrientationMatrix(matViewing);
1146        mCamera->GetProjectionMatrix(matProjection);
1147
1148        mProjViewMatrix = matViewing * matProjection;
1149        ComputeViewVectors(mCamera, mCornersView[0], mCornersView[1], mCornersView[2], mCornersView[3]);
1150       
1151
1152        // switch roles of old and new fbo
1153        // the algorihm uses two input fbos, where the one
1154        // contais the color buffer from the last frame,
1155        // the other one will be written
1156
1157        mIllumFboIndex = 2 - mIllumFboIndex;
1158       
1159        // enable fragment shading
1160        ShaderManager::GetSingleton()->EnableFragmentProfile();
1161
1162        glDisable(GL_ALPHA_TEST);
1163        glDisable(GL_TEXTURE_2D);
1164        glDisable(GL_LIGHTING);
1165        glDisable(GL_BLEND);
1166        glDisable(GL_DEPTH_TEST);
1167
1168        glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL);
1169
1170        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
1171        glPushMatrix();
1172        glLoadIdentity();
1173
1174        gluOrtho2D(0, 1, 0, 1);
1175
1176
1177        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
1178        glPushMatrix();
1179        glLoadIdentity();
1180
1181       
1182        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT);
1183        glViewport(0, 0, mWidth, mHeight);
1184
1185        // revert to old far and near plane
1186        mCamera->SetFar(oldFar);
1187        mCamera->SetNear(oldNear);
1188}
1189
1190
1191} // namespace
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.