喷涂中遇到的光栅化问题
最近看的一个问题，最后想通很简单但一开始自己狠坑了自己一把，简单记录一下。
为了实现运行时喷涂，直接动态RT解决问题:
- 喷涂时利用2uv直接绘制到一张RenderTexture
- 模型正常渲染的时候采样这张RenderTexture。
但是第二步模型采样的时候始终边缘处有黑色像素，就算提高RenderTexture精度到4096也只能说是缓解。下图中相当于第一次利用2uv绘制的像素全是红色，那么理论上采样的时候就应该全红。
当然其实很常见的一个思路是直接对这张RenderTexture做一次膨胀，相当于红色区域往外扩张几像素肯定能解决问题(之前试验BentNormal确实也是这么干的)；但是这回想找到这些黑色来源的根本原因并处理掉。
Round 1 Filter
第一个问题其实一眼就看出来了: 采样的时候默认走了bilinear，导致边缘像素采样的时候混入了外侧的顶点。直接在脚本里把生成的RenderTexture设置下就行:
RenderTexture MaskTex = new RenderTexture(sizeX, sizeY, 0, RenderTextureFormat.ARGB32, RenderTextureReadWrite.Linear); |
可以看到原来只是很淡黑色区域变得清晰起来(ps. 这里其实出现黑色的地方都是2uv突变的地方)，然后让我们进入下一个环节。
Round 2.1 Texture Coordinate Precision?
这里我的思路拐入坑中，第一反应是类似Texture Gathers and Coordinate Precision中提到的问题: 光栅化的规则和Sample的规则可能有所不同(脑海中飘过A Pixel Is Not a Little Square, a Pixel Is Not a Little Square, a Pixel Is Not a Little Square!)。手动试了下如果采样的地方全部偏移一下效果如何:
fixed4 mask = tex2D(_MaskTex, i.uv.zw + float2(1/1024.0, 1/1024.0)); |
发现有点意思蛤~效果确实提升了不少!
然而后来就陷入了僵局——沿着这个路子继续依然无法根治问题，而且我翻了下DX Spec也没有对应说明(我试了下博客里使用的1/512.0，黑块反而会扩大)。
Round 2.2 Conservative Rasterzation!
后来被曹哥哥一语点醒梦中人——也许是光栅化策略导致的? 火速试了下保守光栅化，反正Unity上已经有现成的ShaderLab command: Conservative，直接打开发现完美:
这么一想雀实…其实问题不是出在第二步使用2uv采样RenderTexture上，而是第一步绘制到RenderTexture上就有问题。我下意识觉得不应该无脑膨胀解决问题，但是问题恰好处于我思维盲区。
之后为了兼容性(Conservative需要DX11.3或者扩展来支持)，参考GPU Gems Conservative Rasterization和Extension free, non-manufacturer dependent Conservative Rasterization重新用GS实现了一下，结果依然稳定。
最后总结下保守光栅化其实做的就是类似膨胀操作，但是好处是它是“精准”的——在喷涂这个使用场景下如果直接使用膨胀，会直接导致喷涂区域变大(因为膨胀的时候其实要识别是2uv边缘还是喷涂本身的边缘有点麻烦)。当然后来梁老师也提了一个釜底抽薪的思路——直接笔刷做成周围一圈带点渐变，也能换个姿势解决问题orz。