OpenGL地形系统,GPU和CPU之间的高度差很小

快速总结:

我有一个简单的基于四叉树的地形渲染系统,它可以构建地形补丁,然后在顶点着色器中对高度贴图进行采样,以确定每个顶点的高度。

对于对象放置和co,在CPU上进行完全相同的计算。

超级简单,但现在添加了一些系统来按程序放置对象后,我发现它们似乎只是放错了一小部分地方。为了调试这一点,我在地形上渲染了几个十字架作为单个模型。这个 十字架 (红、绿、蓝线)表示从CPU读取的高度。地形网格使用着色器来平移顶点。

(我还在每个高度值上添加了一个简单的奇数/偶数间隙,以排除简单的偏移问题。 所以那些丑陋的悬崖是意料之中的事,淹没的十字架是问题所在 )

我明确使用 GL_NEAREST 能够显示“原始”高度值:

正如你所看到的,十字架有时被淹没在地形下,而不是代表它的确切高度。

高度图只是CPU和GPU上的一个简单的浮点数组。

数据的存储方式

一个简单的 vector<float> 它被上传到 GL_RGB32F GL_FLOAT 缓冲器浮动没有标准化,我的地形通常包含-100到500之间的值。

如何在着色器中访问数据

我尝试了一些方法来排除错误,最初:

vec2 terrain_heightmap_uv(vec2 position, Heightmap heightmap)
{
    return (position + heightmap.world_offset) / heightmap.size;
}

float terrain_read_height(vec2 position, Heightmap heightmap)
{
    return textureLod(heightmap.heightmap, terrain_heightmap_uv(position, heightmap), 0).r;
}

顶点着色器的基础知识(完整的着色器代码很长,所以我提取了实际读取高度的部分):

void main()
{
    vec4 world_position = a_model * vec4(a_position, 1.0);
    vec4 final_position = world_position;

    // snap vertex to grid
    final_position.x = floor(world_position.x / a_quad_grid) * a_quad_grid;
    final_position.z = floor(world_position.z / a_quad_grid) * a_quad_grid;

    final_position.y = terrain_read_height(final_position.xz, heightmap);

    gl_Position = projection * view * final_position;
}

为了确保位置的确定方式略有不同,我使用与C++读取高度方式相同的硬编码值对其进行了测试:

return texelFetch(heightmap.heightmap, ivec2((position / 8) + vec2(1024, 1024)), 0).r;

这给出了完全相同的结果。。。

如何在应用程序中访问数据

在C++中,高度如下所示:

inline float get_local_height_safe(uint32_t x, uint32_t y)
{
    // this macro simply clips x and y to the heightmap bounds
    // it does not interfer with the result
    BB_TERRAIN_HEIGHTMAP_BOUND_XY_TO_SAFE;

    uint32_t i = (y * _size1d) + x;

    return buffer->data[i];
}

inline float get_height_raw(glm::vec2 position)
{
    position = position + world_offset;

    uint32_t x = static_cast<int>(position.x);
    uint32_t y = static_cast<int>(position.y);

    return get_local_height_safe(x, y);
}

float BB::Terrain::get_height(const glm::vec3 position)
{
    return heightmap->get_height_raw({position.x / heightmap_unit_scale, position.z / heightmap_unit_scale});
}

我尝试过什么:

• 比较缓冲区
  我已经从向量中丢弃了最初的几百个值。并将其与使用Nvidia Nsight上传到GPU的浮点缓冲区进行比较,它们是相等的,四舍五入/精度误差。
• 取样方法
  我试过了 texture , textureLod 和 texelFetch 为了排除一些问题,他们都给了我相同的结果。
• 舍入
  当我四舍五入所有的高度值时,这是一件非常奇怪的事情。它们完全对齐,这只是浮点精度问题。
• 位置捕捉
  我已经尝试过将位置舍入、铺地板和天花板,以确保该位置始终映射到相同的纹理元素。我还尝试添加ε偏移量来排除位置精度误差(可能很愚蠢,因为地形稳定…)
• 高度图尺寸
  我试过各种不同尺寸的高度图。
• 高度图图案
  我创建了一个包含图案的高度图,以确保位置不只是偏移。