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Gauss-Shader

Moderator: DGL-Team

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Seth

Betreff des Beitrags: Gauss-Shader

Verfasst: Di Apr 15, 2008 15:29

DGL Member

Registriert: Di Mai 24, 2005 16:43
Beiträge: 710

hi,

dieses Mal kein Problem, sondern einfach nur einen Shadercode den ich posten möchte.
Vielleicht kann ihn sich jemand noch einmal durchsehen, dann könnte er nämlich ins wiki.
Es handelt sich um einen Gauß-Shader. Die Standardabweichung lässt sich mittels uniform übergeben und die Größe der Filtermatrix lässt sich im Shader einstellen. (Vielleicht gibt es ja auch hier eine Möglichkeit diese zu übergeben)
Des weiteren muss noch die Texturgröße via width und height übergeben werden.

Vertex-Shader:

Code:

varying vec2 texCoord; 
 
void main(void)
{
  // Transformation (Modelview und Projection)
  gl_Position = ftransform();
  // Texturkoordinaten
  gl_TexCoord[0] = gl_MultiTexCoord0;; 
}

Fragment-Shader:

Code:

uniform sampler2D colorMap; // Textur
uniform float width;
uniform float height;
uniform float standardderivation;
 
const int kernelsize = 5;
// Um an die benachbarten Pixel zu kommen
const float step_w = 1.0/width;
const float step_h = 1.0/height;
 
// Konstanten
const float e  = 2.71828;
const float pi = 3.14159;
 
// Gauß Matrix berechnen
void CalculateGaussMatrix(out int Matrix[kernelsize*kernelsize])
{
  int c=0;
  float pconst = 1.0/(sqrt(2.0*pi)*standardderivation);
  float variance = standardderivation*standardderivation;
  for (float i=0.0; i<float(kernelsize); i=i+1.0)
  {
    for (float j=0.0; j<float(kernelsize); j=j+1.0)
    {
      Matrix[c] = int(ceil(pconst * pow(e, -((i*i) + (j*j)) / (2.0 * variance)) * 100.0)); 
      c++; 
    }
  }
}
 
// Filter anwenden
void main(void)
{  
  int c=0;
  int sum=0;
  int M[kernelsize*kernelsize];
  vec2 offset;
  vec4 ColorResult = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
  CalculateGaussMatrix(M);
  for (float i=0.0; i<float(kernelsize); i=i+1.0)
  {
    for (float j=0.0; j<float(kernelsize); j=j+1.0)
    {
      sum += M[c];
      offset = vec2((-i + float(kernelsize)/2.0) * step_w, (-j + float(kernelsize)/2.0) * step_h);
      ColorResult += texture2D(colorMap, vec2(gl_TexCoord[0]) + offset) * float(M[c]);
      c++; 
    }
  }  
  ColorResult /= float(sum);
  gl_FragColor = ColorResult;
}

Sicherlich lässt sich da noch einiges optimieren, zumal die Gauß-Matrix hier ständig neu berechnet werden muss, vielleicht ließe sich dies auch irgendwie auf das Programm auslagern.

mfg

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Lord Horazont

Betreff des Beitrags:

Verfasst: Di Apr 15, 2008 15:51

DGL Member

Registriert: Do Sep 02, 2004 19:42
Beiträge: 4158
Programmiersprache: FreePascal, C++

Hast du das ding mal ausprobiert, so wegen performance und so?
So wie das aussieht, wird das seeehr langsam sein, weil er jeden Frame die Matrix neu berechnet, noch dazu haben wir hier kernelsize² Texturzugriffe, was auch nicht gerade harmlos ist...

Gruß Lord Horazont

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Seth

Betreff des Beitrags:

Verfasst: Di Apr 15, 2008 16:56

DGL Member

Registriert: Di Mai 24, 2005 16:43
Beiträge: 710

Ja, sonderlich schnell ist es wirklich nicht und wirklich großflächige Blurs sind damit nicht möglich.
Ich habe irgendwo gelesen, dass man das Ganze allerdings stark optimieren kann, indem man erst Horizontal und dann Vertikal (oder umgekehrt) blurrt.
Wie stelle ich das an ?

(die Gauß Matrix werde ich dann wohl entweder statisch machen oder mir etwas anderes überlegen ^^)

mfg

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Lord Horazont

Betreff des Beitrags:

Verfasst: Di Apr 15, 2008 18:06

DGL Member

Registriert: Do Sep 02, 2004 19:42
Beiträge: 4158
Programmiersprache: FreePascal, C++

Nun, um erst horizontal und dann vertikal zu blurren, brauchst du entweder zwei Shader oder einen Shader mit einer If (nicht sehr gut auf älteren Karten), auf jeden Fall aber brauchst du zwei Renderpasses. So in der art:

Code:

 
Szene rendern
Framebuffer in eine Textur schreiben
Framebuffer leeren
Die Textur auf den ganzen Bildschirm mit dem 1. Shader rendern
Die Textur mit dem aktuellen Framebufferinhalt überschreiben
Die Textur erneut auf den ganzen Bildschirm rendern, diesmal mit dem 2. Shader

Welcher der beiden Shader jetzt horizontal und welcher vertikal blurrt, ist deine Entscheidung. Der Blur läuft ansonsten ganz normal ab, nur dass du anstatt kernelsize² "nur" kernelsize Texturzugriffe hast und der Shader auch auf älteren karten, wo die Schleife entrollt werden müsste, noch eine Chance hat durch den Maximal Instruction-Filter durchzukommen :wink:

. Du musst halt anstatt einen Kreisförmigen Blur anzustellen nur nach oben und unten oder zur Seite gehen.

Gruß Lord Horazont

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Seth

Betreff des Beitrags:

Verfasst: Mi Apr 16, 2008 12:26

DGL Member

Registriert: Di Mai 24, 2005 16:43
Beiträge: 710

hi, das scheint in der Praxis ganz gut zu funktionieren. Ich nutze allerdings momentan eine Textur in die ich rendere. Lande aber gerade einmal bei 30fps, fast unabhängig von der Texturgröße, hat also vielleicht nichts mit dem Shader zu tun.

mfg

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Lord Horazont

Betreff des Beitrags:

Verfasst: Mi Apr 16, 2008 17:49

DGL Member

Registriert: Do Sep 02, 2004 19:42
Beiträge: 4158
Programmiersprache: FreePascal, C++

Es könnte daran liegen, dass dein Shader in Softwaremodus gehauen wird, wegen den vielen Texturzugriffen und instruktionen.

Und wenn du eine Textur nutzt, in die du renderst sehe ich gerade kein Problem, eine Horizontal/Vertikal Lösung zu verwenden oder reden wir da gerade aneinander vorbei?

Gruß Lord Horazont

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Seth

Betreff des Beitrags:

Verfasst: Mi Apr 16, 2008 18:39

DGL Member

Registriert: Di Mai 24, 2005 16:43
Beiträge: 710

nein, genauso mache ich es ja momentan

die shader sind nicht sehr lang, wie kann ich überprüfen ob der im SW modus läuft ?

Das hier ist der horizontale, der vertikale sieht genauso aus:

Code:

uniform sampler2D colorMap; // Textur
uniform float width;
uniform float height;
 
// Um an die benachbarten Pixel zu kommen
const float step_w = 1.0/width;
const float step_h = 1.0/height;
 
// Konstanten
const float e  = 2.71828;
const float pi = 3.14159;
 
// Filter anwenden
void main(void)
{  
  int c=0;
  int sum=0;
  int M[49];
  M[0]=0;M[1]=1;M[2]=1;[3]=1;M[4]=1;M[5]=1;M[6]=1;M[7]=1;M[8]=1;
  M[9]=2;M[10]=2;M[11]=2;M[12]=2;M[13]=2;M[14]=2;M[15]=3;M[16]=3;
  M[17]=3;M[18]=3;M[19]=3;M[20]=3;M[21]=3;M[22]=3;M[23]=3;M[24]=3;
  M[25]=3;M[26]=3;M[27]=3;M[28]=3;M[29]=3;M[30]=3;M[31]=3;M[32]=3;
  M[33]=3;M[34]=2;M[35]=2;M[36]=2;M[37]=2;M[38]=2;M[39]=2;M[40]=1;
  M[41]=1;M[42]=1;M[43]=1;M[44]=1;M[45]=1;M[46]=1;M[47]=1;M[48]=0;
 
  vec2 offset;
  vec4 ColorResult = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
  for (float i=0.0; i<49.0; i=i+1.0)
  {
    sum += M[c];
    offset = vec2((-i + 49.0/2.0) * step_w, 0);
    ColorResult += texture2D(colorMap, vec2(gl_TexCoord[0]) + offset) * float(M[c]);
    c++; 
  }  
  ColorResult /= float(sum);
  gl_FragColor = ColorResult;
}

height und step_h kann ich in diesen fall ja entfernen

mfg

// Edit Lossy: Matrix umgebrochen. Geht von der Seitenbreite ja nicht mal auf einem 24"er.

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Pellaeon

Betreff des Beitrags:

Verfasst: Do Apr 24, 2008 07:12

DGL Member

Registriert: Mo Apr 25, 2005 17:51
Beiträge: 464

Ich glaube garnicht, das wurde doch schon öfters gefragt, oder?
Auf jeden Fall dürfte es in der Performance doch was gebracht haben, dass du nicht in jedem Durchlauf die Gauß-Matrix berechnest. Das war sicher mit der größte Flaschenhals

_________________
__________
"C++ is the best language for garbage collection principally because it creates less garbage." Bjarne Stroustrup

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