體繪制（使用glsl）和光線投射算法

Question

我正在使用光線投射算法學習體繪制。 我在這里找到了一個很好的演示和tuturial。 但問題是我有一個ATI顯卡而不是nVidia，這讓我無法在演示中使用cg着色器，因此我想將cg着色器更改為glsl着色器。 我已經閱讀了OpenGL的紅皮書（第7版），但不熟悉glsl和cg。 有沒有人可以幫我改變演示中的cg着色器到glsl？ 或者是否有任何材料可以使用光線投射進行最簡單的體積渲染演示（當然在glsl中）。 這是演示的cg着色器。 它可以在我朋友的nVidia顯卡上運行。 令我困惑的是，我不知道如何將cg的入口部分翻譯成glsl，例如：

struct vertex_fragment
 {
   float4 Position    : POSITION; // For the rasterizer
   float4 TexCoord    : TEXCOORD0; 
   float4 Color       : TEXCOORD1;
   float4 Pos         : TEXCOORD2;
 };

更何況，我可以編寫一個程序將2個紋理對象與2個紋理單元綁定到着色器，前提是我在繪制屏幕時分配兩個texcoord，例如

glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE0, 1.0, 0.0);

glMultiTexCoord2f(GL_TEXTURE1, 1.0, 0.0);

在演示中，程序將綁定到兩個紋理（一個2D用於backface_buffer一個3D用於volume texture ），但只有一個紋理單元，如glMultiTexCoord3f(GL_TEXTURE1, x, y, z); 我認為GL_TEXTURE1單元用於體積紋理，但是哪一個（紋理單元）用於backface_buffer ？ 據我所知，為了在着色器中綁定紋理obj，我必須得到一個紋理單元來綁定例如：

glLinkProgram(p);   
texloc = glGetUniformLocation(p, "tex");
volume_texloc = glGetUniformLocation(p, "volume_tex");
stepsizeloc = glGetUniformLocation(p, "stepsize");
glUseProgram(p);
glUniform1i(texloc, 0); 
glUniform1i(volume_texloc, 1); 
glUniform1f(stepsizeloc, stepsize);
  //When rendering an object with this program.
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, backface_buffer);
glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
glBindTexture(GL_TEXTURE_3D, volume_texture);

該程序編譯良好，鏈接好。 但我只得到所有三個位置的-1（texloc，volume_texloc和stepsizeloc）。 我知道它可能會被優化。 有人可以幫我翻譯cg着色器到glsl着色器嗎？

編輯：如果您對使用glsl的現代OpenGL API實現（C ++源代碼）感興趣： Volume_Rendering_Using_GLSL

Answer 1

問題解決了。 演示的glsl版本 ：

頂點着色器

void main()
{
    gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix*gl_Vertex;
    //gl_FrontColor = gl_Color;
    gl_TexCoord[2] = gl_Position;
    gl_TexCoord[0] = gl_MultiTexCoord1;
    gl_TexCoord[1] = gl_Color;
}

片段着色器

uniform sampler2D tex;
uniform sampler3D volume_tex;
uniform float stepsize;

void main()
{
    vec2 texc = ((gl_TexCoord[2].xy/gl_TexCoord[2].w) + 1) / 2;
    vec4 start = gl_TexCoord[0];
    vec4 back_position = texture2D(tex, texc);
    vec3 dir = vec3(0.0);
    dir.x = back_position.x - start.x;
    dir.y = back_position.y - start.y;
    dir.z = back_position.z - start.z;
    float len = length(dir.xyz); // the length from front to back is calculated and used to terminate the ray
    vec3 norm_dir = normalize(dir);
    float delta = stepsize;
    vec3 delta_dir = norm_dir * delta;
    float delta_dir_len = length(delta_dir);
    vec3 vect = start.xyz;
    vec4 col_acc = vec4(0,0,0,0); // The dest color
    float alpha_acc = 0.0;                // The  dest alpha for blending
    float length_acc = 0.0;
    vec4 color_sample; // The src color 
    float alpha_sample; // The src alpha

    for(int i = 0; i < 450; i++)
    {
      color_sample = texture3D(volume_tex,vect);
      //  why multiply the stepsize?
      alpha_sample = color_sample.a*stepsize;
      // why multply 3?
      col_acc   += (1.0 - alpha_acc) * color_sample * alpha_sample*3 ;
      alpha_acc += alpha_sample;
      vect += delta_dir;
      length_acc += delta_dir_len;
      if(length_acc >= len || alpha_acc > 1.0) 
        break; // terminate if opacity > 1 or the ray is outside the volume
    }

    gl_FragColor =  col_acc;
}

如果你看到cg的原始着色器 ，那么cg和glsl之間只有一點差別。 將演示翻譯成glsl版本最困難的部分是opengl中的cg函數，例如：

param = cgGetNamedParameter(program, par); 
cgGLSetTextureParameter(param, tex); 
cgGLEnableTextureParameter(param);

封裝紋理單元和多紋理激活（使用glActiveTexture ）和去激活的過程，這在本演示中非常重要，因為它使用固定管道以及可編程管道。 這是在Peter Triers GPU光線播放教程中演示的main.cpp函數void raycasting_pass()中更改的關鍵段：

function raycasting_pass

void raycasting_pass()
{
    // specify which texture to bind
    glFramebufferTexture2DEXT(GL_FRAMEBUFFER_EXT, GL_COLOR_ATTACHMENT0_EXT, 
        GL_TEXTURE_2D, final_image, 0);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
    glUseProgram(p);
    glUniform1f(stepsizeIndex, stepsize);
    glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glEnable(GL_TEXTURE_3D);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_3D, volume_texture);
    glUniform1i(volume_tex, 1); 
    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, backface_buffer);
    glUniform1i(tex, 0); 

    glUseProgram(p);
    glEnable(GL_CULL_FACE);
    glCullFace(GL_BACK);
    drawQuads(1.0,1.0, 1.0);  // Draw a cube
    glDisable(GL_CULL_FACE);
    glUseProgram(0);
    // recover to use only one texture unit as for the fixed pipeline
    glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glDisable(GL_TEXTURE_3D);
    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
}

而已。