摘要

Question

摘要

我将基于OpenGL 3.3（“台式机”）的游戏引擎移植到OpenGL ES 3.2 （“移动”）时遇到问题。虽然所有内容在桌面上均可完美运行，但在移动设备上，所有内容均可正常运行，但阴影贴图。

我的问题很简单：有人可以在我共享的代码中发现问题，还是指出正确的方向？

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我所有的引擎代码都是用C语言编写的
除了应用程序层（我在台式机上使用glfw和在移动设备上使用glfm）之外，代码库是相同的：为台式机和移动设备编译的代码完全相同。
着色器-除了注入的标头（如#version和precision默认值）之外，在各个平台上也相同
引擎中的阴影贴图系统基于以下教程：https://learnopengl.com/Advanced-Lighting/Shadows/Point-Shadows
我正在使用NVIDIA GTX 1080进行台式机开发，并且已经在其他NVIDIA PC上进行了测试
我正在使用全新的ASUS ROG II Phone和旧的LG G5进行测试，它们都运行Android 9，根据CPU-Z应用程序均支持OpenGL ES 3.2，并且两者均显示出完全相同的有缺陷的结果。

屏幕截图

我非常简单的光照测试级别已在桌面上正确呈现。中间列的右侧有一个黄色（不可见）的光，因此阴影应投射到左侧，如以下桌面屏幕截图所示：

但这在手机上是非常错误的：

如您所见，手机上的阴影是“完全错误的”。它应该像在桌面上一样位于左侧，但相反，它的方向错误，看上去“被砍掉了”。

我自己的想法和行动

我已经非常努力地确保所有调用都可以在OpenGL ES 3.2上使用，就像在OpenGL 3.3 Core上一样
我非常注意确保OpenGL调用没有问题：我正在使用 glDebugMessageCallback ，并且没有随时没有错误报告 < / li>
由于它“可以在桌面上正常工作”，我觉得它的数学原理没错
我的引擎支持缓存阴影贴图以实现远距离照明，这是一项性能优化，但是禁用此操作无效，因此不会引起问题。

（希望）相关代码

在C中设置阴影贴图

创建CUBE MAP纹理以保留阴影的代码：

static GLuint r_createShadowmapTexture() {
    GLuint tex;
    glGenTextures(1, &tex);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, tex);
    for (unsigned int i = 0; i < 6; ++i)
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X + i, 0, GL_DEPTH_COMPONENT32F, r_shadowSize, r_shadowSize, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, NULL);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_R, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_COMPARE_MODE, GL_COMPARE_REF_TO_TEXTURE);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_COMPARE_FUNC, GL_GREATER);
    return tex;
}

为阴影贴图设置帧缓冲区的代码：

glGenFramebuffers(1, &r_shadowDepthMapFBO);
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, r_shadowDepthMapFBO);
glDrawBuffer(GL_NONE);
glReadBuffer(GL_NONE);
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

渲染阴影贴图的代码：

static struct {
    vec3 centerOffset, up;
} const g_shadowMapTransforms[6] = {
    { {1.0f, 0.0f, 0.0f}, {0.0f, -1.0f, 0.0f} },
    { {-1.0f, 0.0f, 0.0f}, {0.0f, -1.0f, 0.0f} },
    { {0.0f, 1.0f, 0.0f}, {0.0f, 0.0f, 1.0f} },
    { {0.0f, -1.0f, 0.0f}, {0.0f, 0.0f, -1.0f} },
    { {0.0f, 0.0f, 1.0f}, {0.0f, -1.0f, 0.0f} },
    { {0.0f, 0.0f, -1.0f}, {0.0f, -1.0f, 0.0f} },
};

static void r_shadowMapPass(const point_light_t* light, GLuint cubemapTexture) {
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glEnable(GL_CULL_FACE);

    glDepthMask(GL_TRUE);

    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, r_shadowDepthMapFBO);
    glFramebufferTexture(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, cubemapTexture, 0);

    const float farPlane = min(r_far, light->radius);
    mat4x4 shadowProj;
    mat4x4_perspective(shadowProj, (float)M_PI_2, 1.0f, r_near, farPlane);
    mat4x4 shadowVP[6];
    for (int i = 0; i < 6; ++i) {
        vec3 center;
        vec3_add(center, light->origin, g_shadowMapTransforms[i].centerOffset);
        mat4x4 view;
        mat4x4_look_at(view, (float*)light->origin, center, (float*)g_shadowMapTransforms[i].up);
        mat4x4_mul(shadowVP[i], shadowProj, view);
    }

    rtech_shadowmap_enable();
    rtech_shadowmap_setLightPos((float*)light->origin);
    rtech_shadowmap_setFarPlane(farPlane);
    rtech_shadowmap_setShadowMatrices(shadowVP);
    render_entity_t* re = r_entities;

    glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    for (uint32_t i = 0; i < r_numEntities; ++i, ++re) {
        if (!re->castsShadow)
            continue;
        rtech_shadowmap_setModelMatrix(re->m);
        if (re->hasSolid) {
            const render_solids_t* const rs = r_solids + re->index;
            for (uint32_t j = 0; j < rs->count; ++j) {
                const uint32_t ao = rs->offset + j;
                r_renderBlock(ao, rs, j);
            }
        } else {
            render_model_t* const rm = &r_models[re->index];
            for (uint32_t j = 0; j < rm->count; ++j)
                r_renderArrayObject(rm->arrayObjects[j], rm->numIndices[j]);
        }
    }

    glDepthMask(GL_FALSE);
}

在桌面上，我为所有着色器（顶点，几何和片段）添加以下前缀：

#version 330 core

在移动设备上，我为所有着色器添加了以下前缀：

#version 320 es
precision highp float;
precision highp int;
precision highp sampler2D;
precision highp samplerCubeShadow;

shadowmap顶点着色器：

layout (location = 0) in vec3 aPos;

uniform mat4 gModel;

void main()
{
    gl_Position = gModel * vec4(aPos, 1.0);
}

阴影贴图几何着色器：


layout (triangles) in;
layout (triangle_strip, max_vertices=18) out;

uniform mat4 gShadowMatrices[6];

out vec4 FragPos; // FragPos from GS (output per emitvertex)

void main()
{
    for(int face = 0; face < 6; ++face)
    {
        gl_Layer = face; // built-in variable that specifies to which face we render.
        for(int i = 0; i < 3; ++i) // for each triangle's vertices
        {
            FragPos = gl_in[i].gl_Position;
            gl_Position = gShadowMatrices[face] * FragPos;
            EmitVertex();
        }
        EndPrimitive();
    }
}

shadowmap片段着色器：


in vec4 FragPos;

uniform vec3 gLightPos;
uniform float gFarPlane;

void main()
{
    // get distance between fragment and light source
    float lightDistance = length(FragPos.xyz - gLightPos);

    // map to [0;1] range by dividing by gFarPlane
    lightDistance = lightDistance / gFarPlane;

    // write this as modified depth
    gl_FragDepth = lightDistance;
}

实际上使用阴影贴图的点光通道的摘录：


...
uniform samplerCubeShadow gShadowCubeMap;
uniform float gFarPlane;
...

float ShadowCalcSinglePass(vec3 fragPos, vec3 lightPos) {
    vec3 fragToLight = fragPos - lightPos;
    float currentDepth = (length(fragToLight) - (0.005 * gFarPlane)) / gFarPlane;
    return texture(gShadowCubeMap, vec4(fragToLight, currentDepth));
}

我知道这是一个很开放的问题，涉及很多代码。我正在尝试提供必要的相关信息，如果需要或要求，我可以分享更多信息！

更新1

按照@MichaelKenzel的建议，我尝试将阴影贴图渲染到屏幕上。如下所示，它非常适合桌面。但是在移动设备上，这显示了“全红”阴影贴图，（由于我的着色器执行1.0-采样），因此Texture（）函数为每个像素返回0。但是，从上面的“错误”图像可以看出，某处存在阴影，因此以这种方式读取深度缓冲区似乎是一个问题。注意：下面的图像与上面的图像来自不同的测试级别，其中一个阴影更复杂

in vec2 TexCoord0;

uniform samplerCube gTexture;
uniform int gSide;

out vec4 FragColor;

void main()
{
    vec3 vec;
    switch (gSide) {
    case 0:     vec = vec3(1.0, TexCoord0.xy); break;
    case 1:     vec = vec3(-1.0, TexCoord0.xy); break;
    case 2:     vec = vec3(TexCoord0.x, 1.0, TexCoord0.y); break;
    case 3:     vec = vec3(TexCoord0.x, -1.0, TexCoord0.y); break;
    case 4:     vec = vec3(TexCoord0.xy, 1.0); break;
    case 5:     vec = vec3(TexCoord0.xy, -1.0); break;
    default:    vec = vec3(1.0, 0.0, 0.0); break;
    }

    FragColor = vec4(vec3(1.0, 0.0, 0.0) * (1.0 - texture(gTexture, vec).r), /*alpha*/ 1.0);
}

渲染阴影贴图的代码调试四边形：

void r_debugPassShadowMap2() {
    if (!r_shadowmapDebug.initialized) {
        r_shadowmapDebug.initialized = true;

        const float margin = 16;
        const float mapWidth = (r_windowWidth - (margin * 7.f)) / 6.f;
        mat4x4 t, s;
        mat4x4_translate(t, 1, 1, 0); // quad verts range from -1x-1x0 to 1x1x0
        mat4x4_identity(s);
        s[0][0] = s[1][1] = s[2][2] = mapWidth / 2;
        mat4x4 m;
        mat4x4_mul(m, s, t);

        mat4x4 p;
        mat4x4_ortho(p, 0, (float)r_windowWidth, (float)r_windowHeight, 0, -1, 1);

        for (uint32_t i = 0; i < 6; ++i) {
            mat4x4 v;
            mat4x4_translate(v, margin + (margin + mapWidth) * i, margin, 0);
            mat4x4 mv;
            mat4x4_mul(mv, v, m);
            mat4x4_mul(r_shadowmapDebug.sideWVP[i], p, mv);
        }
    }

    glDisable(GL_DEPTH_TEST);
    glDisable(GL_CULL_FACE);
    glDisable(GL_BLEND);
    rtech_shadowmapdebug_enable();
    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, r_shadowmapDebug.texture);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_COMPARE_MODE, GL_NONE);
    for (uint32_t i = 0; i < 6; ++i) {
        rtech_shadowmapdebug_setWVP(r_shadowmapDebug.sideWVP[i]);
        rtech_shadowmapdebug_setSide(i);
        glBindVertexArray(r_quadAO);
        glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, NULL);
    }
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_COMPARE_MODE, GL_COMPARE_REF_TO_TEXTURE);
}

更新2-第一部分修复

由于@MorrisonChang的链接，我尝试了一些不同的尝试，并且产生了很大的不同：我已经将GL_TEXTURE_MAG_FILTER和GL_TEXTURE_MIN_FILTER设置为GL_LINEAR以获得阴影贴图纹理。当我将其更改为GL_NEAREST时，我突然在移动设备上获得了更多结果！但是，如下图所示，由于某种原因，它只能渲染到一张脸，而不是全部渲染到6张！但至少我走得更远！

Answer 1

我找到了答案，并且（对我来说）这令人困惑，但我发现它是符合规范的。从此更改几何着色器后，我立即使它起作用：

void main()
{
    for(int face = 0; face < 6; ++face)
    {
        gl_Layer = face; // built-in variable that specifies to which face we render.
        for(int i = 0; i < 3; ++i) // for each triangle's vertices
        {
            FragPos = gl_in[i].gl_Position;
            gl_Position = gShadowMatrices[face] * FragPos;
            EmitVertex();
        }
        EndPrimitive();
    }
}

对此：

void emitFace(mat4 m) {
    for(int i = 0; i < 3; ++i)
    {
        FragPos = gl_in[i].gl_Position;
        gl_Position = m * FragPos;
        EmitVertex();
    }
    EndPrimitive();
}

void main()
{
    gl_Layer = 0;
    emitFace(gShadowMatrices[0]);

    gl_Layer = 1;
    emitFace(gShadowMatrices[1]);

    gl_Layer = 2;
    emitFace(gShadowMatrices[2]);

    gl_Layer = 3;
    emitFace(gShadowMatrices[3]);

    gl_Layer = 4;
    emitFace(gShadowMatrices[4]);

    gl_Layer = 5;
    emitFace(gShadowMatrices[5]);
}

显然，通过for循环变量分配给gl_Layer在OpenGL ES中不起作用！

在此页面https://www.khronos.org/registry/OpenGL-Refpages/es3/html/gl_Layer.xhtml上

如果着色器为gl_Layer静态分配了一个值，则将启用分层渲染模式。

它也说：

如果几何体阶段未对gl_Layer进行静态分配，则片段阶段中的输入gl_Layer将为零。

但是它没有说“永远不应该为gl_Layer分配一个非静态值”，并且编译器也没有发出警告！

在OpenGL Core中，规范实际上说的完全相同：https://www.khronos.org/registry/OpenGL-Refpages/gl4/html/gl_Layer.xhtml

但是，无论如何，我的NVIDIA驱动程序都支持对gl_Layer的动态分配，因为这样做了，所以我从未意识到这是错误的...

OpenGL阴影贴图移动版不起作用

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更新1

更新2-第一部分修复

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