http://blog.csdn.net/u010462297/article/details/50589991

引言

在某些情況下會需要用到多層繪制。FBO下有多個顏色掛接點（Color Attachment），可以用不同的掛接點掛接不同的紋理對象，實現繪制多張紋理（MRT），這在之前的文章里已經有所描述。但是有時候這種方法是不夠好用的：
- 當紋理非常多時，掛接點往往不夠；
- 用多層繪制還能實現一些更為方便的功能，比如只調用一次shader就完成多個不同視點圖像的繪制。
特別是后面一點，實在是利器，配合視口矩陣（Viewport Array），簡直是方便。

網上的資料非常有限，不過幸好有 OpenGL Wiki 這種官方的文檔，只是文檔往往也寫得不夠詳細，英文的看著也費勁得很。折騰了好久，終于試出來了。

要實現Layered Rendering，需要用到多層紋理Array Texture、幀緩存對象FBO、幾何著色器Geometry Shader。

多層紋理（Array Texture）

多層紋理就是一個紋理對象的一層MipMap下儲存著多張紋理。最常用的二維紋理是GL_TEXTURE_2D，對應的多層紋理就是GL_TEXTURE_2D_ARRAY。其實這種紋理跟三維紋理差不多，用的函數往往也是三維紋理相關的函數，區別只在于第三維：深度，多層紋理的深度值就是層號，而三維紋理的深度值是像素坐標。

生成

二維多層紋理的生成方法跟普通的二維紋理幾乎沒有區別，只不過將GL_TEXTURE_2D換成GL_TEXTURE_2D_ARRAY。當然，在傳入紋理數據時，應當換成glTexImage3D函數，而這個函數相比glTexImage2D也就多了一個深度變量，這個變量的值是紋理層數。對于Layered Rendering而言，是要將這個紋理綁到FBO上，然后畫到這個紋理里，因此只需要調用：

glTexImage3D(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, 0, GL_RGBA, width, height, 2, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, nullptr);

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這里是寫了2層width*height分辨率的紋理，用的是RGBA像素排列格式，最后一個參數是nullptr因為不必傳內容。

讀取

當然，紋理的讀出還是有一些講究的。在內存里紋理是按行優先的順序存儲，因此實際上拿到的w×h×d分辨率的二維多層紋理的數據相當于w×hd分辨率的普通二維紋理，每一層將在高度方向疊起來。

幀緩存對象（FBO）

FBO可講的地方不多，很多文章都有介紹過。不過依然要注意兩個地方。

完備性

FBO要能用，就必須實現其完備性（Completeness）。一般二維紋理掛接到FBO的顏色掛接點上，然后再生成一個深度緩存，掛到深度掛接點上，不會有什么問題。但是，對于多層紋理而言，則有一個強制要求：FBO的所有掛接點上掛接的必須都是多層的對象。所以，如果還需要深度信息，則深度緩存必須也做成多層的。所以，應該再開一個多層紋理，掛接到深度掛接點上來作為深度緩存。

紋理掛接

其實無論什么性質的紋理，掛接到FBO上時都可以統一用以下這句代碼：

glFramebufferTexture(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, texID, 0);

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假設將紋理texID掛接到0號顏色掛接點。這就不必關心紋理到底是什么格式。

幾何著色器（Geometry Shader）

要實現Layered Rendering，必須要用到Geometry Shader。以前一直都是跟Vertex Shader和Fragment Shader打交道，后來用了一下Compute Shader，現在終于用到這個了。

Geometry是介于Vertex和Fragment之間的一道步驟，其作用應該是對Vertex給出的頂點的進一步細分描述吧，具體并不太懂。但是它能夠使頂點“無中生有”，這是畫多層圖像的關鍵。
試想一下，對于多層紋理而言，每一層的紋理坐標實際上是相同的。層號如何指定呢？固然可以在建立VBO時給紋理坐標第三個維度值，但是這并不會讓OpenGL畫到你想畫的層上：Fragment的過程就是將頂點像素化的過程，而這個過程是二維的……最后拿到的二維圖像必然沒有深度，層數無從談起。

但是Geometry卻有個關鍵的內建輸出變量：out int gl_Layer，正是它能夠指定繪制的層數。我們不妨先將我寫出來的geometry shader的內容貼出來，注意顯卡至少要支持到OpenGL 4.0，#version這句至少是400：

#version 450
layout (triangles, invocations = 2) in; //輸入三角形，2次調用
layout (triangle_strip, max_vertices = 3) out;  //輸出三角形
in vec2 gTexCoord[];    //從Vertex傳過來的紋理坐標
out vec2 fTexCoord;     //傳到Fragment去的紋理坐標
out int gl_Layer;   //層數的標記
void main()
{
    for(int k=0; k<gl_in.length(); k++)   //針對三角形每個頂點
    {
        gl_Layer = gl_InvocationID;    //用調用編號標記層號
        fTexCoord = gTexCoord[k];    //紋理坐標傳遞
        gl_Position = gl_in[k].gl_Position;    //頂點坐標傳遞
        EmitVertex();    //開始傳遞頂點信息
    }
    EndPrimitive();    //結束
}

需要注意的是，triangles意味著你在OpenGL的繪制指令必須是GL_TRIANGLE、GL_TRIANGLE_STRIP或者GL_TRIANGLE_FAN。其他的對應關系可以在Wiki查到。三角形有3個頂點，這一組3個頂點將同時進入Geometry中，因此在Geometry中能拿到一個gl_in[]的內建數組，這個數組的大小應該跟繪制時一組頂點的數量一致，三角形就是3。而在這里我不需要增加頂點，因此輸出也還是3個頂點。同時紋理坐標也理所當然地變成了數組。因此需要一個循環來對三角形的每個頂點進行操作。

這里頂點坐標和紋理坐標都不必改，因此直接傳遞過去了。重點在于gl_Layer這一句。gl_Layer這個內建變量用于指示當前繪制的層號，這個值將影響像素化后像素繪制到哪一層上。OpenGL要求一組頂點（這里是一個三角形）內部的gl_Layer必須一致。這里賦值之后順便把它傳到Fragment里作為標志。
關鍵的一步在于第二行的invocations = 2和gl_InvocationID這個內建變量。invocations=n指示Geometry對每組頂點做n次運算，用gl_InvocationID來標記每次運算的序號。我們可以將這個序號送到gl_Layer來作為層號的值！這樣geometry就會將這一組頂點重復發送兩次，而這兩次是發送到不同層上的，從而實現不同層的繪制！

接下來只要在Fragment里拿到這個gl_Layer，根據需要分層作處理就可以了。

其他用途：多視口繪制

除了gl_Layer外，還有一個內建變量叫做gl_ViewportIndex，用于標記視口矩陣（Viewport
Array）的序號。視口矩陣可以往顯卡送入多個視口，通過這個序號指定要使用哪個。因此，可以將這個特性用于同一場景的多視口繪制，比如類似3Ds
MAX的三視圖繪制。可以把Vertex
Shader的大部分工作交給Geometry來完成，在Geometry內部對每個不同視口進行不同的頂點變換，從而主程序不需要再用循環，只要一次性將數據傳入顯卡，通過一次Geometry的流程實現多視口繪制。具體操作可以下回試試。

參考文獻

OpenGL Wiki： https://www.opengl.org/wiki/
Stack Overflow：http://stackoverflow.com/

總結

以上是生活随笔為你收集整理的OpenGL实现多层绘制（Layered Rendering） [转]的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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