opengl - IBL 探测 BRDF 预积分伪像

Question

我正在关注“Moving Frostbite to PBR course notes” ' 在我的 OpenGL 渲染引擎中实现 IBL，但我在预积分方程的镜面反射分量时遇到了一些问题。

正如您将从我的下一张图片中看到的那样，问题在预过滤重要性采样的立方体贴图结果的 mipmap 中可见。

这是正 X 面 mip 链:

这是负 X 面 mip 链:

这是我使用的环境贴图(它是以 HDR 格式动态创建的基于物理的天空纹理):

这是环境贴图的正面X面mip链:

如您所见，在正 X 面的 mip 右侧，采样方向似乎与 mip 左侧的采样方向相似。

此外，在正 X 面的第二个 mip 上可以看到那些“点状”形状，我认为这可能是由于样本量少所致？

这是我用来预集成镜面 IBL 的代码:

float radicalInverse_VdC(uint bits)
{
    bits = (bits << 16u) | (bits >> 16u);
    bits = ((bits & 0x55555555u) << 1u) | ((bits & 0xAAAAAAAAu) >> 1u);
    bits = ((bits & 0x33333333u) << 2u) | ((bits & 0xCCCCCCCCu) >> 2u);
    bits = ((bits & 0x0F0F0F0Fu) << 4u) | ((bits & 0xF0F0F0F0u) >> 4u);
    bits = ((bits & 0x00FF00FFu) << 8u) | ((bits & 0xFF00FF00u) >> 8u);
    return float(bits) * 2.3283064365386963e-10; // / 0x100000000
}

//
// Attributed to:
// http://holger.dammertz.org/stuff/notes_HammersleyOnHemisphere.html
// Holger Dammertz.
// 
vec2 Hammersley(uint i, uint N) 
{
    return vec2(float(i)/float(N), radicalInverse_VdC(i));
}

// Based on GGX example in:
// http://blog.selfshadow.com/publications/s2013-shading-course/karis/s2013_pbs_epic_notes_v2.pdf
vec3 importanceSampleGGX(vec2 u, float roughness, vec3 N, vec3 upVector, vec3 tangentX, vec3 tangentY)
{
    float a = roughness * roughness;

    float phiH = u.x * PI * 2.0f;
    float cosThetaH = sqrt((1.0f - u.y) / (1.0f + (a * a - 1.0f) * u.y));
    float sinThetaH = sqrt(1.0f - min(1.0f, cosThetaH * cosThetaH));

    vec3 H = vec3(sinThetaH * cos(phiH), sinThetaH * sin(phiH), cosThetaH);
    H = normalize(tangentX * H.x + tangentY * H.y + N * H.z);
    return H;
}

// D(h) for GGX.
// http://graphicrants.blogspot.com/2013/08/specular-brdf-reference.html
float D_GGX(float roughness, float NdotH)
{
    float a = roughness * roughness;
    float a2 = a * a;
    float NdotH2 = NdotH * NdotH;
    float f = 1.0f + (NdotH2 * (a2 - 1.0f));
    return a2 / (f * f);
}

float D_GGX_Divide_Pi(float roughness, float NdotH)
{
    return D_GGX(roughness, NdotH) / PI;
}

vec3 ImportanceSample (vec3 N)
{
    vec3 V = N;

    float size2 = ConvolutionSrcSize * ConvolutionSrcSize; 
    vec3 upVector = abs(N.z) < 0.999 ? vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f) : vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    vec3 tangentX = normalize(cross(upVector, N));
    vec3 tangentY = cross(N, tangentX);

    vec3 accBrdf = vec3(0.0f);
    float accBrdfWeight = 0.0f;
    float roughness = ConvolutionRoughness;

    uint samplesCount = uint(ConvolutionSampleCount);
    for(uint i = uint(0); i < samplesCount; i++)
    {
        vec2 eta = Hammersley(i, samplesCount);

        vec3 H = importanceSampleGGX(eta, roughness, N, upVector, tangentX, tangentY);
        vec3 L = 2.0f * dot(V, H) * H - V;
        float NdotL = dot(N, L);

        if(NdotL > 0.0f)
        {
            float NdotH = saturate(dot(N, H));
            float LdotH = saturate(dot(L, H));
            float pdf = D_GGX_Divide_Pi(roughness, NdotH) * NdotH / (4.0f * LdotH);

            float omegaS = 1.0f / (samplesCount * pdf);
            float omegaP = 4.0f * PI / (6.0f * size2);

            float mipLevel = roughness == 0.0f ? 0.0f : clamp(0.5f * log2(omegaS / omegaP), 0.0f, ConvolutionMipCount);

            vec4 Li = textureLod(ConvolutionSrc, L, mipLevel);

            accBrdf += Li.rgb * NdotL;
            accBrdfWeight += NdotL;
        }
    }

    if(accBrdfWeight > 0.0f)
        return accBrdf * (1.0f / accBrdfWeight);
    else
        return accBrdf;
}

void main()
{
    // VertexIn.textureCoord is the normal of a sphere I use as mesh to draw to the IBL cubemap
    FragColor = vec4(ImportanceSample(VertexIn.textureCoord), 1.0f);
}

Answer 1

发现这是由于立方体面边缘附近的立方体贴图接缝问题。启用 GL_TEXTURE_CUBE_MAP_SEAMLESS 解决了这个问题。我没有注意到这一点，因为我使用 NSight 调试着色器，但 NSight 不支持 glTexParameteri 和 GL_TEXTURE_CUBE_MAP_SEAMLESS 所以我总是禁用它来调试着色器，但我发现NSight 接受 glEnable(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_SEAMLESS)。

但仍然存在一个问题，mips 非常嘈杂，而且样本量很大。我得到了 1024 个样本: