什么是使用 OpenGL 的纹理缩减采样（downscaling）？

Question

我没有找到任何说明如何使用 OpenGL 缩小纹理的教程。

例如，如果我有一个 1024x720 的纹理，并且我想按因子 1/4 生成缩小比例，该怎么做？

这里a tutorial谈论下采样。

更新

我在片段着色器中尝试了以下过滤代码：

vec4 DownSampleFrame(sampler2D uniformSampler)
{
    vec2 pixelOffset = vec2(1.0f/1024.0f, 1.0f/720.0f);

    vec3 downScaleColor = vec3(0.0f);
    {
        downScaleColor += texture(uniformSampler, vec2(TexCoords.x - 4.0f * pixelOffset.x, TexCoords.y)).xyz;
        downScaleColor += texture(uniformSampler, vec2(TexCoords.x + 4.0f * pixelOffset.x, TexCoords.y)).xyz;
        downScaleColor += texture(uniformSampler, vec2(TexCoords.x, TexCoords.y - 4.0f * pixelOffset.y)).xyz;
        downScaleColor += texture(uniformSampler, vec2(TexCoords.x, TexCoords.y + 4.0f * pixelOffset.y)).xyz;
        downScaleColor *= 0.25f;
    }
    return (vec4(downScaleColor, 1.0f));
}

这种代码是指降采样算法吗？

Answer 1

在不知道你想要对纹理进行降采样的原因的情况下，这里是我能想到的选项是：

如果您需要更小的纹理，就使用更小的纹理；您可以在离线过程中预处理较大的纹理
通常硬件会进行纹理过滤，您可以使用 MIP 映射； MIP 映射级别的图像可以来自离线过程

离线过程可以使用链接教程中的方法生成较低的 MIP 贴图级别，首先与高斯滤波器进行卷积以摆脱的高频，然后丢弃 3/4 的像素（对于两个方向的 2:1 下采样情况）。如果你知道的话预先丢弃的像素（例如 2:1 在两个方向）这些像素的卷积计算被浪费了可以省略。

你当然可以在片段着色器中做到这一点，但你必须确保采样器设置为不过滤（最近邻）。

Answer 2

这里有几个方面。如果你已经有了全尺寸的纹理，我真的想不出一个很好的理由来创建一个缩小的纹理。如果你真的想以低于全分辨率的分辨率对其进行采样，你可以使用缩小形式。

纹理贴图

在 OpenGL 中使用较低分辨率版本的纹理的主要方法是 mipmapping。您可以为纹理 texId 生成 mipmaps：

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texId);
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);

对于要使用的 mipmap，必须相应地设置采样参数：

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);

如果您现在对纹理进行采样，它将使用缩小版本，具体取决于您正在绘制的几何体的大小。

控制 mipmap 级别

如果您只是执行上述操作，则仍将使用全分辨率，具体取决于输出中纹理的缩放比例。您可以通过限制可以使用的 mipmap 级别来防止这种情况。例如，如果您想从采样中排除最低的 4 个 mipmap 级别：

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_BASE_LEVEL, 4);

由于每个 mipmap 级别都是前一个级别的线性分辨率的一半，因此这将以整个纹理线性分辨率的 1/16 进行采样。

缩减规模

如果出于某种原因，您真的想要缩小纹理，有几个选项。假设您想从 texId 的级别 4 创建一个新纹理，并且您创建了如上所示的 mipmap。你可以用这个贴图的4级创建一个FBO作为附件：

GLuint fboId = 0;
glGenFramebuffers(1, &fboId);
glBindFramebuffer(GL_READ_FRAMEBUFFER, fboId);
glFramebufferTexture2D(GL_READ_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0,
                       GL_TEXTURE_2D, texId, 4);

然后将内容复制到新的纹理中：

GLuint smallTexId = 0;
glGenTextures(GL_TEXTURE_2D, &smallTexId);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, smallTexId);
glCopyTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA8, 0, 0, smallWidth, smallHeight, 0);

另一种解决方案是使用 glBlitFramebuffer():

GLuint fboIds[2] = {0};
glGenFramebuffers(2, fboIds);

glBindFramebuffer(GL_READ_FRAMEBUFFER, fboIds[0]);
glFramebufferTexture2D(GL_READ_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0,
                       GL_TEXTURE_2D, texId, 0);

glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, fboIds[1]);
glFramebufferTexture2D(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0,
                       GL_TEXTURE_2D, smallTexId, 0);

glBlitFramebuffer(0, 0, width, height,
                  0, 0, smallWidth, smallHeight,
                  GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_LINEAR);

在这种情况下，您不需要在原始纹理上使用 mipmap。即使下采样的质量可能不是很好，如果它超过 2 倍。

什么是使用 OpenGL 的纹理缩减采样（downscaling）？

What is texture downsampling (downscaling) using OpenGL?

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glsl

纹理贴图

控制 mipmap 级别

缩减规模