在很久很久以前,盘古开辟了天地,他的头顶着天,脚踩着地,最后他挂了。他的毛发变成了森林,他的血液变成了河流,他的肌肉变成了大地。。。。。。
卡!
哦,不对,在很久很久以前,你属于我,我拥有你。
你还有没有程序员的自我修养啦。
不好意思,串戏了,下面进入。。。主题
本文适合对webgl、计算机图形学、前端可视化感兴趣的读者。

在很久很久以前,使用WebGL1的时候,只能在默认的绘制的缓冲区上面使用MSAA,而不能在帧缓冲区上面实现,更加形象的说就是:MSAA不能用于离屏渲染。
如果需要在帧缓冲区(离屏渲染)上面实现去锯齿效果,需要在贴图内容上使用自己实现的post -process的AA,比如:

  • FXAA: https://github.com/mattdesl/glsl-fxaa
  • SMAA http://threejs.org/examples/#webgl_postprocessing_smaa
    而且在WebGL1中,不能通过上下文来改变MSAA的采样数量,这对于WebGL1下的去锯齿效果有很大影响。

多采样渲染缓冲对象

在WebGL2中,有了一个新的特性,叫做Multisampled Renderbuffer,恩,中文呢就叫做: 多采样渲染缓冲对象吧;通过多采样渲染缓冲对象,可以在帧缓冲区的渲染缓冲对象上实现MSAA(multisampled antialiasing), 然后通过下面的流程实现最终实现渲染的去锯齿:

pre-z pass –> rendering pass to FBO –> postprocessing pass 
–> render to window

函数renderbufferStorageMultisample

和多采样渲染缓冲对象相关的一个重要的函数就是gl.renderbufferStorageMultisample,下面是函数的签名:

gl.renderbufferStorageMultisample(target, samples, internalFormat, width, height);

该函数的第一个target是渲染缓冲对象的“目标”,samples表示采样数,internalFormat表示数据格式,width、height表示渲染缓冲对象的宽高。

下面是使用该函数的简单代码片段:

var frameBuffer = gl.createFrameBuffer();
var colorRenderbuffer = gl.createRenderbuffer();
gl.bindRenderbuffer(gl.RENDERBUFFER, colorRenderbuffer);
gl.renderbufferStorageMultisample(gl.RENDERBUFFER, 4, gl.RGBA8, FRAMEBUFFER_SIZE.x, FRAMEBUFFER_SIZE.y);

gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, frameBuffer);
gl.framebufferRenderbuffer(gl.FRAMEBUFFER, gl.COLOR_ATTACHMENT0, gl.RENDERBUFFER, colorRenderbuffer);
gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, null);

这和webgl1 中创建帧缓冲区的代码类似,并没有太大差别,不同的是如下一行:

gl.renderbufferStorageMultisample(gl.RENDERBUFFER, 4, gl.RGBA8, FRAMEBUFFER_SIZE.x, FRAMEBUFFER_SIZE.y);

通过gl.renderbufferStorageMultisample方法指定了渲染缓冲对象的多重采样,采样数是4。

多采样纹理附件

多采样纹理附件又是什么东西呢,好吧,其实在WebGL2中,没有这个多采样纹理附件,在OPENGL才有,为什么提到这个多采样纹理附件,大部分时间,我们的离屏渲染都需要渲染到一个纹理对象上面,才能进一步使用。
在没有多采样纹理附件,只有多采样渲染缓冲对象的情况下,要实现MSAA,只能渲染到渲染缓冲对象上,但是渲染缓冲对象的内容不能直接传递给纹理对象。
那么应该怎么做呢? 需要使用另外一个重要的函数:

gl.blitFramebuffer函数

通过gl.blitFramebuffer函数,可以把多采样渲染缓冲对象的内容传递给纹理对象。下面是该函数的签名:

gl.blitFramebuffer(srcX0, srcY0, srcX1, srcY1,
                        dstX0, dstY0, dstX1, dstY1,
                        mask, filter);

该函数的作用就是,把一个帧缓冲区(read framebuffer)上的指定区域像素转移给另外一个帧缓冲区(draw framebuffer)上的指定区域。
其中参数srcX0, srcY0, srcX1, srcY1指定read framebuffer上的区域;
dstX0, dstY0, dstX1, dstY1 指定draw framebuffer上的区域; mask指定那个buffer的内容会被copy,可选值:

  • gl.COLOR_BUFFER_BIT
  • gl.DEPTH_BUFFER_BIT
  • gl.STENCIL_BUFFER_BIT
    filter 表示当两个区域大小不同的时候,插值的方式,可以是以下值:
  • gl.NEAREST
  • gl.LINEAR

下面是代码片段:

var renderableFramebuffer = gl.createFramebuffer();
......
var colorFramebuffer = gl.createFramebuffer();
var texture = gl.createTexture();
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.NEAREST);
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.NEAREST);
gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, FRAMEBUFFER_SIZE.x, FRAMEBUFFER_SIZE.y, 0, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, null);
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, null);

gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, colorFramebuffer);
gl.framebufferTexture2D(gl.FRAMEBUFFER, gl.COLOR_ATTACHMENT0, gl.TEXTURE_2D, texture, 0);
gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, null);

// ...

// After drawing to the multisampled renderbuffers
gl.bindFramebuffer(gl.READ_FRAMEBUFFER, renderableFramebuffer);
gl.bindFramebuffer(gl.DRAW_FRAMEBUFFER, colorFramebuffer);
gl.clearBufferfv(gl.COLOR, 0, [0.0, 0.0, 0.0, 1.0]);
gl.blitFramebuffer(
    0, 0, FRAMEBUFFER_SIZE.x, FRAMEBUFFER_SIZE.y,
    0, 0, FRAMEBUFFER_SIZE.x, FRAMEBUFFER_SIZE.y,
    gl.COLOR_BUFFER_BIT, gl.NEAREST
);

代码中,首先把场景渲染到renderableFramebuffer中,然后把renderableFramebuffer绑定到目标gl.READ_FRAMEBUFFER,把colorFramebuffer绑定到目标gl.DRAW_FRAMEBUFFER,之后清空DRAW_FRAMEBUFFER上面的颜色关联对象,然后调用gl.blitFramebuffer方法把renderableFramebuffer的颜色关联对象上的数据复制到colorFramebuffer的颜色管理对象,colorFramebuffer的颜色关联对象是一个纹理对象,这样就把数据从渲染缓冲对象复制到纹理对象上面了。

READ_FRAMEBUFFER和DRAW_FRAMEBUFFER

在webgl1中,帧缓冲区的对象的目标只能是gl.FRAMEBUFFER,而在WebGL2中,增加两种目标:

  • gl.READ_FRAMEBUFFER
  • gl.DRAW_FRAMEBUFFER
    以上两种目标分别表示FBO可以分别进行读操作和写操作;这在FBO复制到FBO的时候很有用,就像前文中所叙述的,可以把READ_FRAMEBUFFER上的数据复制到DRAW_FRAMEBUFFER上。

参考

https://github.com/mrdoob/three.js/pull/8120
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/WebGL2RenderingContext/blitFramebuffer
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/WebGL2RenderingContext/blitFramebuffer
http://www.realtimerendering.com/blog/webgl-2-new-features/
https://www.khronos.org/registry/webgl/specs/latest/2.0/#2.2

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