texelfetch：详细介绍和使用指南

小蓝 • 2024-12-14 17:40 • 编程

一、基本概念

texelfetch是在GLSL（OpenGL着色器语言）中用于读取单个纹理元素（texture element，或称texel）的函数。它的作用相当于纹理采样函数texture()的sampler外的扩展版，它提供了更加灵活和细粒度的读取控制，其参数包括进一步指定的纹理坐标、读取的MipMap层级和图像面。

texelfetch的具体参数如下：

vec4 texelFetch(sampler2D tex, ivec2 coord, int lod = 0)
vec4 texelFetch(sampler2DArray tex, ivec3 coord, int lod = 0)
vec4 texelFetch(sampler3D tex, ivec3 coord, int lod = 0, int offset = 0)
vec4 texelFetch(samplerCube tex, vec3 coord, int lod = 0)
vec4 texelFetch(sampler2DMS tex, ivec2 coord, int sample)
vec4 texelFetch(sampler2DMSArray tex, ivec3 coord, int sample)

二、参数详解

1. 第一个参数是用于texel读取的纹理，它必须是一个已经定义并绑定到OpenGL着色器器上下文中的纹理对象，纹理类型可以是2D纹理、2D数组纹理、3D纹理、立方体纹理和多重采样纹理。

2. 第二个参数是一个整数坐标向量，对应于要读取的texel元素的纹理坐标。

3. 第三个参数是一个整数值，它指定要读取的MipMap等级。

4. 对于3D纹理，可以提供第四个参数指定读取的图像面（一个3D纹理是由一组叠加的图像面构成的）。

5. 对于多重采样纹理，可以提供第三个整数参数指定读取的样本号。

三、使用场景

1. 矩阵相乘

考虑一个场景，需要对一个矩阵作用到一个纹理对象上，并将变换后的纹理传递给另一个着色器进行后续渲染。使用texelFetch可以实现以下的操作：

ivec2 size = textureSize(input_texture, 0); // 获取纹理图像的大小
for(int i=0; i<size[0]; ++i) {
    for(int j=0; j<size[1]; ++j) {
        vec4 texel = texelFetch(input_texture, ivec2(i, j), 0); // 获取texel
        vec4 result = input_matrix * texel; // 矩阵变换
        output_texture[ij] = result; // 保存变换后的texel
    }
}

2. 实现Gaussian模糊

Gaussian模糊是一种广泛应用于图像处理的技术，它可以模拟光学摄像机中的物理模糊效果，从而达到柔和图像的效果。使用texelFetch可以大大简化实现该算法的代码，使其更加高效和灵活。

void main() {
    vec2 texelSize = vec2(1.0) / textureSize(input_texture, 0); // 计算texel尺寸
    float kernel[] = float[](0.06136, 0.24477, 0.38774, 0.24477, 0.06136); // Gaussian核
    vec4 sum = vec4(0.0);
    for(int i = -2; i < = 2; ++i) {
        vec2 offset = vec2(i) * texelSize; // 计算采样偏移
        sum += texelFetch(input_texture, ivec2(gl_FragCoord.xy) + ivec2(offset), 0) * kernel[i + 2]; // 加权平均采样
    }
    outColor = sum;
}

3. 绘制带透明度的玻璃杯

如果要在OpenGL中渲染一个带透明度的玻璃杯，可以使用texelFetch来读取纹理中的不透明像素，并经过一些计算后将透明像素标记为透明。

void main() {
    vec4 texel = texelFetch(input_texture, ivec2(gl_FragCoord.xy), 0); // 获取texel
    if(texel.a < threshold) {
        discard;  // 将低于threshold的透明像素标记为透明
    }
    // 根据texel.r, texel.g和texel.b绘制带有不透明度的茶杯
    // ...
    outColor = vec4(color, 1.0 - texel.a); // 输出颜色
}

四、总结

texelfetch是GLSL提供的一个用于读取纹理元素的强大函数，它可以提供更灵活、更细粒度的纹理读取控制，适用于多种场景。在实际应用中，我们可以根据需求使用不同的纹理类型和不同的参数组合来实现目标需求。

原创文章，作者：小蓝，如若转载，请注明出处：https://www.506064.com/n/254065.html