OpenGL 计算着色器 - 奇怪的结果

Question

我正在尝试实现用于图像处理的多通道计算着色器。每遍都有一个输入图像和一个输出图像。下一关的输入图像是前一关的输出。

这是我第一次在 OpenGL 中使用计算着色器，所以我的设置可能存在一些问题。我使用 OpenCV 的 Mat 作为 read/copy 操作的容器。

代码中有一些与问题无关的部分，所以我没有包括在内。其中一些部分包括加载图像或初始化上下文。

初始化：

//texture init
glGenTextures(1, &feedbackTexture_);
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, feedbackTexture_);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);

glGenTextures(1, &resultTexture_);
glActiveTexture(GL_TEXTURE0+1);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, resultTexture_);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);

// shader init
computeShaderID = glCreateShader(GL_COMPUTE_SHADER);
glShaderSource(computeShaderID, 1, &computeShaderSourcePtr, &computeShaderLength);
glCompileShader(computeShaderID);
programID = glCreateProgram();
glAttachShader(programID, computeShaderID);
glLinkProgram(programID);
glDeleteShader(computeShaderID);

着色器代码：

//shader code (simple invert)
#version 430
layout (local_size_x = 1, local_size_y = 1) in;

layout (location = 0, binding = 0, /*format*/ rgba32f) uniform readonly image2D inImage;
layout (location = 1, binding = 1, /*format*/ rgba32f) uniform writeonly image2D resultImage;

uniform writeonly image2D image;

void main()
{
    // Acquire the coordinates to the texel we are to process.
    ivec2 texelCoords = ivec2(gl_GlobalInvocationID.xy);

    // Read the pixel from the first texture.
    vec4 pixel = imageLoad(inImage, texelCoords);

    pixel.rgb = 1. - pixel.rgb;

    imageStore(resultImage, texelCoords, pixel);
}

用法：

cv::Mat image = loadImage().clone();
cv::Mat result(image.rows,image.cols,image.type());
// These get the appropriate enums used by glTexImage2D
GLenum internalformat = GLUtils::getMatOpenGLImageFormat(image);
GLenum format = GLUtils::getMatOpenGLFormat(image);
GLenum type = GLUtils::getMatOpenGLType(image);

int dispatchX = 1;
int dispatchY = 1;

for ( int i = 0; i < shaderPasses_.size(); ++i)
{
    // Update textures
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, feedbackTexture_);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, internalformat, result.cols, result.rows, 0, format, type, result.data);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, resultTexture_);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, internalformat, image.cols, image.rows, 0, format, type, 0);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    std::shared_ptr<Shader> shaderPtr = shaderPasses_[i];
    // Enable shader
    shaderPtr->enable();
    {
        // Bind textures
        // location = 0, binding = 0
        glUniform1i(0,0);
        // binding = 0
        glBindImageTexture(0, feedbackTexture_, 0, GL_FALSE, 0, GL_READ_ONLY, internalformat);
        // location = 1, binding = 1
        glUniform1i(1,1);
        // binding = 1
        glBindImageTexture(1, resultTexture_, 0, GL_FALSE, 0, GL_WRITE_ONLY, internalformat);

        // Dispatch rendering
        glDispatchCompute((GLuint)image.cols/dispatchX,(GLuint)image.rows/dispatchY,1);
        // Barrier will synchronize
        glMemoryBarrier(GL_TEXTURE_UPDATE_BARRIER_BIT);
    }
    // disable shader
    shaderPtr->disable();

    // Here result is now the result of the last pass.
}

有时我会得到奇怪的结果（有问题的纹理、部分渲染的纹理），而且有时不会写入第一个像素（在 0,0）。我是否正确设置了所有内容，还是缺少某些内容？看来这种带纹理的方法真的很慢，有没有其他方法可以提高性能？

Edit1: 更改了 memorybarrier 标志。

Answer 1

glMemoryBarrier(GL_SHADER_IMAGE_ACCESS_BARRIER_BIT);

这是错误的障碍。障碍指定 how you intend to access the data after the incoherent accesses。如果您尝试使用 glGetTexImage 读取纹理，则必须使用 GL_TEXTURE_UPDATE_BARRIER_BIT.

Answer 2

我不是 100% 确定这是否能解决您的问题；但我没有看到您初始化纹理设置的标志有任何明显错误。当我将您的代码与我的项目进行比较时，API 调用的顺序引起了我的注意。在您的来源中，您有以下顺序：

glGenTextures(...);    // Generate
glActiveTexture(...);  // Set Active
glBindTexture(...);    // Bind Texture
glTexParameteri(...);  // Wrap Setting
glTexParameteri(...);  // Wrap Setting
glTexParameteri(...);  // Mipmap Setting
glTexParameteri(...);  // Mipmap Setting
glBindTexture(...);    // Bind / Unbind

然后你对每个纹理重复这个，除了纹理变量的传递和 id 值的增加。

我不知道这是否会有所不同，但在我的引擎中并遵循我设置的逻辑路径；试试按照这个顺序做，看看是否有什么不同

glGenTextures(...);    // Generate
glBindTexture(...);    // Bind Texture
glTexParameteri(...);  // Wrap Setting
glTexParameteri(...);  // Wrap Setting
glTexParameteri(...);  // Mipmap Setting
glTexParameteri(...);  // Mipmap Setting

glActiveTexture(...);  // Set Active
glBindTexture(...);    // Bind / Unbind

我没有使用计算着色器，但在我的引擎中我有几个 classes 来管理不同的东西。我有一个资产存储，它将所有资产保存到内存数据库中，包括图像纹理，我有一个 ShaderManager class 来管理目前仅使用顶点和片段着色器的不同着色器。它将读入并编译着色器文件、创建着色器程序、设置属性和制服、link 程序和运行着色器。我正在使用一个批处理过程，其中我有一个批处理 class 和一个批处理管理器 class 来渲染不同类型的图元。因此，当我完成我的解决方案并遵循逻辑路径或流程时，这就是我在代码中看到的内容。

是 AssetStorage class 设置了纹理的属性，它在其 add() 函数中按此顺序调用这些 API 调用以将纹理添加到内存中.

 glGenTextures(...);
 glBindTextures(...);
 glTexParameteri(...);
 glTexParameteri(...);
 glTexParameteri(...);
 glTexParameteri(...);

然后 AssetStorage 也在调用这些

glPixelStorei(...);
glTexImage2D(...)

并且将纹理添加到 AssetStorage 的函数最终会 return TextureInfo 对象的自定义结构。

当我在其 render() 函数调用下检查我的 Batch Class 时，这是它调用 ShaderManager 的函数来设置制服以使用纹理的地方，然后调用 ShaderManager 的函数来设置纹理如果纹理包含 alpha 通道，则再次设置制服。在 setTexture() 函数的 ShaderManger class 中，这是最终调用 glActiveTexture() 和 glBindTexture() 的地方。

所以简而言之，尝试将您的 glActiveTexture() 调用移动到最后一个 glTexParameter() 和最后一个 glBindTexture() 调用之间。我认为它也应该在这两个调用之后出现 glPixelStorei() & glTexImage2D() 因为你想在渲染纹理时激活它。

正如我之前提到的，我不是 100% 确定这是否是您问题的根本原因，但我相信值得一试，看看它是否对您有帮助。如果您尝试此操作，请告诉我会发生什么。我想亲自了解这些 API 调用的顺序是否对其有任何影响。我会在我自己的解决方案中尝试它，但我不想破坏我的 classes 或项目，因为它目前正在正常工作。

请注意，唯一带有纹理设置标志的是 wrap/repeat 部分。您可以尝试在前两个 glTexParameteri() 调用中使用 GL_REPEAT 而不是使用 GL_CLAMP_TO_EDGE 并告诉我您的想法，您不必担心 mipmap 设置最后两个 glTexParameteri() 调用，因为您似乎没有使用您正在使用的设置中的 mipmap。

Answer 3

我终于可以解决这个问题了！

问题出在 cv::Mat 的构造函数上。以下行仅为 cv::Mat 创建一个 header:

cv::Mat result(image.rows,image.cols,image.type());

它确实分配数据，但它不初始化数据，这就是为什么我得到这些奇怪的结果。这是内存中的垃圾。

使用分配 AND 的任何函数初始化此数据可解决问题：

cv::Mat::zeros
cv::Mat::ones
cv::Mat::create

OpenGL 计算着色器 - 奇怪的结果

OpenGL compute shader - strange results

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初始化：

着色器代码：

用法：