jak zaimplementować rendering w skali szarości w OpenGL?

Question

Podczas renderowania sceny z teksturowanymi wielokątami chciałbym móc przełączać się między renderingiem w oryginalnych kolorach i trybem "skali szarości". Próbowałem to osiągnąć za pomocą operacji mieszania i macierzy kolorów; żaden z nich nie działał (z mieszaniem nie mogłem znaleźć glBlendFunc(), która osiągnęła coś zdalnie przypominającego to, co chciałem, i operacje macierzy kolorów ...are discussed here).

Rozwiązaniem, które przychodzi na myśl (ale jest też dość kosztowne), jest przechwytywanie ekranu każdej klatki i przekształcanie uzyskanej tekstury na kolorową skalę szarości i wyświetlanie zamiast tego ... (Tam, gdzie powiedziałem, że skala szarości faktycznie miałem na myśli coś z niskie nasycenie, ale domyślam się, że większość możliwych rozwiązań nie różni się tak bardzo od skali szarości).

Jakie mam inne opcje?

Answer 1

Domyślny bufor ramki OpenGL wykorzystuje przestrzeń barw RGB, która nie przechowuje wyraźnego nasycenia. Potrzebujesz podejścia do wyodrębniania nasycenia, modyfikowania go i zmiany z powrotem.

Moja poprzednia propozycja, która po prostu wykorzystała długość wektora RGB do reprezentowania 0 w luminancji była niepoprawna, ponieważ nie brała pod uwagę skali, przepraszam.

Kredyt dla nowego krótkiego fragmentu trafia do zwykłego użytkownika "RTFM_FTW" od ## opengl i ## opengl3 na FreeNode/IRC, i pozwala modyfikować nasycenie bezpośrednio, bez obliczania kosztownych RGB-> HSV-> RGB konwersja, która jest dokładnie tym, czego potrzebujesz. Chociaż kod HSV jest gorszy w odniesieniu do twojego pytania, pozwoliłam mu zostać.

void main(void) 
{ 
    vec3 R0 = texture2DRect(S, gl_TexCoord[0].st).rgb; 
    gl_FragColor = vec4(mix(vec3(dot(R0, vec3(0.2125, 0.7154, 0.0721))), 
     R0, T), gl_Color.a); 
} 

Jeśli chcesz uzyskać większą kontrolę niż nasycenie, musisz przekonwertować do przestrzeni barw HSL lub HSV. Jak pokazano poniżej za pomocą modułu cieniującego GLSL.

Przeczytaj specyfikację OpenGL 3.0 i GLSL 1.30 dostępną pod numerem http://www.opengl.org/registry, aby dowiedzieć się, jak korzystać z funkcjonalności GLSL v1.30.

#version 130 
#define RED 0 
#define GREEN 1 
#define BLUE 2 

in vec4 vertexIn; 
in vec4 colorIn; 
in vec2 tcoordIn; 
out vec4 pixel; 
Sampler2D tex; 
vec4 texel; 
const float epsilon = 1e-6; 

vec3 RGBtoHSV(vec3 color) 
{ 
    /* hue, saturation and value are all in the range [0,1> here, as opposed to their 
     normal ranges of: hue: [0,360>, sat: [0, 100] and value: [0, 256> */ 
    int sortindex[3] = {RED,GREEN,BLUE}; 
    float rgbArr[3] = float[3](color.r, color.g, color.b); 

    float hue, saturation, value, diff; 
    float minCol, maxCol; 
    int minIndex, maxIndex; 

    if(color.g < color.r) 
     swap(sortindex[0], sortindex[1]); 
    if(color.b < color.g) 
     swap(sortindex[1], sortindex[2]); 
    if(color.r < color.b) 
     swap(sortindex[2], sortindex[0]); 

    minIndex = sortindex[0]; 
    maxIndex = sortindex[2]; 
    minCol = rgbArr[minIndex]; 
    maxCol = rgbArr[maxIndex]; 

    diff = maxCol - minCol; 

    /* Hue */ 
    if(diff < epsilon){ 
     hue = 0.0; 
    } 
    else if(maxIndex == RED){ 
     hue = ((1.0/6.0) * ((color.g - color.b)/diff)) + 1.0; 
     hue = fract(hue); 
    } 
    else if(maxIndex == GREEN){ 
     hue = ((1.0/6.0) * ((color.b - color.r)/diff)) + (1.0/3.0); 
    } 
    else if(maxIndex == BLUE){ 
     hue = ((1.0/6.0) * ((color.r - color.g)/diff)) + (2.0/3.0);   
    } 

    /* Saturation */ 
    if(maxCol < epsilon) 
     saturation = 0; 
    else 
     saturation = (maxCol - minCol)/maxCol; 

    /* Value */ 
    value = maxCol; 

    return vec3(hue, saturation, value); 
} 
vec3 HSVtoRGB(vec3 color) 
{ 
    float f,p,q,t, hueRound; 
    int hueIndex; 
    float hue, saturation, value; 
    vec3 result; 

    /* just for clarity */ 
    hue = color.r; 
    saturation = color.g; 
    value = color.b; 

    hueRound = floor(hue * 6.0); 
    hueIndex = int(hueRound) % 6; 
    f = (hue * 6.0) - hueRound; 
    p = value * (1.0 - saturation); 
    q = value * (1.0 - f*saturation); 
    t = value * (1.0 - (1.0 - f)*saturation); 

    switch(hueIndex) 
    { 
     case 0: 
      result = vec3(value,t,p); 
     break; 
     case 1: 
      result = vec3(q,value,p); 
     break; 
     case 2: 
      result = vec3(p,value,t); 
     break; 
     case 3: 
      result = vec3(p,q,value); 
     break; 
     case 4: 
      result = vec3(t,p,value); 
     break; 
     default: 
      result = vec3(value,p,q); 
     break; 
    } 
    return result; 
} 
void main(void) 
{ 
    vec4 srcColor; 
    vec3 hsvColor; 
    vec3 rgbColor; 
    texel = Texture2D(tex, tcoordIn); 
    srcColor = texel*colorIn; 
    hsvColor = RGBtoHSV(srcColor.rgb); 
    /* You can do further changes here, if you want. */ 
    hsvColor.g = 0; /* Set saturation to zero */ 
    rgbColor = HSVtoRGB(hsvColor); 
    pixel = vec4(rgbColor.r, rgbColor.g, rgbColor.b, srcColor.a); 
} 

Answer 2

Jeśli pracujesz przeciwko nowocześnie otwartym OpenGL, powiedziałbym, że bardzo dobrym rozwiązaniem jest tutaj pixel shaders. Albo poprzez zahaczenie o cieniowanie każdego wielokąta podczas renderowania, albo poprzez wykonanie pojedynczego pełnoekranowego quada w drugim przejściu, które odczytuje każdy piksel, przekształca się w skalę szarości i zapisuje go z powrotem. O ile Twoja rozdzielczość, sprzęt graficzny i docelowa liczba klatek na sekundę nie są w jakiś sposób "ekstremalne", w większości przypadków powinno to być wykonalne.

Answer 3

W przypadku większości komputerów stacjonarnych Render-To-Texture nie jest już tak drogi, wszystkie kompozycje, aero itp. Oraz efekty takie jak bloom lub głębia ostrości widoczne w najnowszych tytułach zależą od tego.

W rzeczywistości nie konwertuje się tekstury ekranu jako takiej na skalę szarości, należy narysować kwadrat wielkości kwadratu z teksturą i modułem cieniującym przekształcającym wartości do skali szarości.

Inną opcją jest posiadanie dwóch zestawów cieniowania fragmentów dla twoich trójkątów, jednego tylko skopiowanie atrybutu gl_FrontColor jako ustalonej funkcji pieline, a drugiego zapisującego wartości skali szarości w buforze ekranu.

Trzecia opcja może być indeksowanym trybem kolorów, jeśli ustawisz uup paletę skali szarości, ale ten tryb może być już przestarzały i słabo obsługiwany; plus tracisz wiele funkcji, takich jak mieszanie, o ile dobrze pamiętam.