詳解OpenGL Shader抗鋸齒的實現

2022-02-11 19:00:31

繪製圓形鋸齒問題

普通繪製圓形形狀時可以看到圖形邊緣會有明顯鋸齒現象並不像真實圓形形狀一樣圓潤邊緣平滑。在glsl中這種情況是常見情況，這裡是可以藉助glsl內建函數來消除鋸齒現象。

vec3 sdfCircle(vec2 uv,float r,vec3 value){
    float d = length(uv) - r;
    return d > 0. ? vec3(0.3294, 0.3294, 0.9333) : value; // 大於0超出畫圓範圍，小於0在畫圓範圍內
}
void main() {
    vec2 uv = gl_FragCoord.xy / iResolution.xy;
    uv -= 0.5; // x: <-0.5, 0.5>, y: <-0.5, 0.5>
    uv.x *= iResolution.x/iResolution.y; // x: <-0.5, 0.5> * aspect ratio, y: <-0.5, 0.5>
    vec3 circle = sdfCircle(uv,0.4,vec3(1.));
    circle = mix(circle,sdfCircle(uv,0.3,vec3(1.)),0.5);
    circle = mix(circle,sdfCircle(uv,0.2,vec3(1.)),0.7);
    gl_FragColor = vec4(circle,.9);
}

smoothstep函數介紹

smoothstep(a, b, x)函數結果範圍：

返回值	條件
0	x<a<b 或 x>a>b
1	x<b<a 或 x>b>a
某個值	根據x在[a,b]或[b,a]區間範圍內，返回一個在[0,1]之間的值

內建函數smoothstep就能實現繪製圓形圖形的抗鋸齒效果。可能之前有使用過內建函數step同樣都是步進式功能函數，不同於step函數可以理解為if-else而smoothstep函數是平滑過渡的。

抗鋸齒實現

使用smoothstep實現抗鋸齒功能需要修改一下原先的畫圓公式。原來只需要使用到length(uv) - r來判斷是否選擇繪製圓的顏色，而現在需要修改成通過smoothstep(m-0.002,m+0.002,length(uv) - 0.2)計算值作為mix函數混合係數值來實現平滑過渡到畫圓色值，這樣就能實現抗鋸齒了。

    vec2 uv = gl_FragCoord.xy / iResolution.xy;
    uv -= 0.5; // x: <-0.5, 0.5>, y: <-0.5, 0.5>
    uv.x *= iResolution.x/iResolution.y; // x: <-0.5, 0.5> * aspect ratio, y: <-0.5, 0.5>
    float m = 0.2;
    m = smoothstep(m-0.002,m+0.002,length(uv) - 0.2);
    vec3 pixel = mix(vec3(1.),vec3(0.3294, 0.3294, 0.9333),m);
    gl_FragColor = vec4(pixel,1.0);

如果把指令碼其中m-0.002,m+0.002把0.002範圍進行修改。例如修改成0.02，執行結果可以發現圓形變模糊了。這就是區間過大導致平滑區間漸變範圍在肉眼可見範圍了，因此設定一個適當過渡區間才能實現較好的抗鋸齒效果。

擴充套件

清楚實現抗鋸齒原理之後，可以根據需要自行實現一個平滑過渡函數來實現抗鋸齒功能。類似像以下兩個自制平滑過渡函數最終實現效果幾乎看不出太大區別。

自制smoothstep函數抗鋸齒

float smootherstep(float edge0, float edge1, float x) {
    float t = (x - edge0)/(edge1 - edge0);
    float t1 = t*t*t*(t*(t*6. - 15.) + 10.);
    return clamp(t1, 0.0, 1.0);
}
void main() {
    vec2 uv = gl_FragCoord.xy / iResolution.xy;
    uv -= 0.5; // x: <-0.5, 0.5>, y: <-0.5, 0.5>
    uv.x *= iResolution.x/iResolution.y; // x: <-0.5, 0.5> * aspect ratio, y: <-0.5, 0.5>
    float m = 0.2;
    m = smootherstep(m-0.002,m+0.002,length(uv) - 0.2);
    vec3 pixel = mix(vec3(1.),vec3(0.3294, 0.3294, 0.9333),m);
    gl_FragColor = vec4(pixel,1.0);
}

自制linearstep函數抗鋸齒

float linearstep(float edge0, float edge1, float x) {
    float t = (x - edge0)/(edge1 - edge0);
    return clamp(t, 0.0, 1.0);
}
void main(){
   vec2 uv = gl_FragCoord.xy / iResolution.xy;
    uv -= 0.5; // x: <-0.5, 0.5>, y: <-0.5, 0.5>
    uv.x *= iResolution.x/iResolution.y; // x: <-0.5, 0.5> * aspect ratio, y: <-0.5, 0.5>
    float m = 0.2;
    m = linearstep(m-0.002,m+0.002,length(uv) - 0.2);
    vec3 pixel = mix(vec3(1.),vec3(0.3294, 0.3294, 0.9333),m);
    gl_FragColor = vec4(pixel,1.0);
}

smoothstep

linearstep

以上就是詳解OpenGL Shader抗鋸齒的實現的詳細內容，更多關於OpenGL Shader抗鋸齒的資料請關注it145.com其它相關文章！