src/Shaders/RaytraceRender.fs

   1 out vec4 OutColor;
   2
   3 // Seed for random number generator (generated on CPU).
   4 uniform int uFrameRndSeed;
   5
   6 //! Enables/disables using of single RNG seed for 16x16 image
   7 //! blocks. Increases performance up to 4x, but the noise has
   8 //! become structured. Can be used fo final rendering.
   9 uniform int uBlockedRngEnabled;
  10
  11 //! Number of previously rendered frames (used in non-ISS mode).
  12 uniform int uAccumSamples;
  13
  14 #ifndef ADAPTIVE_SAMPLING
  15   //! Input image with previously accumulated samples.
  16   uniform sampler2D uAccumTexture;
  17 #endif
  18
  19 //! Maximum radiance that can be added to the pixel.
  20 //! Decreases noise level, but introduces some bias.
  21 uniform float uMaxRadiance = 50.f;
  22
  23 #ifdef ADAPTIVE_SAMPLING
  24 //! Wrapper over imageLoad()+imageStore() having similar syntax as imageAtomicAdd().
  25 //! Modifies one component of 3Wx2H uRenderImage:
  26 //! |RGL| Red, Green, Luminance
  27 //! |SBH| Samples, Blue, Hit time transformed into OpenGL NDC space
  28 //! Returns previous value of the component.
  29 float addRenderImageComp (in ivec2 theFrag, in ivec2 theComp, in float theVal)
  30 {
  31   ivec2 aCoord = ivec2 (3 * theFrag.x + theComp.x,
  32                         2 * theFrag.y + theComp.y);
  33 #ifdef ADAPTIVE_SAMPLING_ATOMIC
  34   return imageAtomicAdd (uRenderImage, aCoord, theVal);
  35 #else
  36   float aVal = imageLoad (uRenderImage, aCoord).x;
  37   imageStore (uRenderImage, aCoord, vec4 (aVal + theVal));
  38   return aVal;
  39 #endif
  40 }
  41 #endif
  42
  43 // =======================================================================
  44 // function : main
  45 // purpose  :
  46 // =======================================================================
  47 void main (void)
  48 {
  49   SeedRand (uFrameRndSeed, uWinSizeX, uBlockedRngEnabled == 0 ? 1 : 16);
  50
  51 #ifndef PATH_TRACING
  52
  53   SRay aRay = GenerateRay (vPixel);
  54
  55 #else
  56
  57   ivec2 aFragCoord = ivec2 (gl_FragCoord.xy);
  58
  59 #ifdef ADAPTIVE_SAMPLING
  60
  61 #ifdef ADAPTIVE_SAMPLING_ATOMIC
  62   ivec2 aTileXY = imageLoad (uOffsetImage, aFragCoord / uTileSize).xy * uTileSize;
  63   if (aTileXY.x < 0) { discard; }
  64
  65   ivec2 aRealBlockSize = ivec2 (min (uWinSizeX - aTileXY.x, uTileSize.x),
  66                                 min (uWinSizeY - aTileXY.y, uTileSize.y));
  67
  68   aFragCoord.x = aTileXY.x + (aFragCoord.x % aRealBlockSize.x);
  69   aFragCoord.y = aTileXY.y + (aFragCoord.y % aRealBlockSize.y);
  70 #else
  71   int aNbTileSamples = imageAtomicAdd (uTilesImage, aFragCoord / uTileSize, int(-1));
  72   if (aNbTileSamples <= 0)
  73   {
  74     discard;
  75   }
  76 #endif
  77
  78 #endif // ADAPTIVE_SAMPLING
  79
  80   vec2 aPnt = vec2 (aFragCoord.x + RandFloat(),
  81                     aFragCoord.y + RandFloat());
  82
  83   SRay aRay = GenerateRay (aPnt / vec2 (uWinSizeX, uWinSizeY));
  84
  85 #endif // PATH_TRACING
  86
  87   vec3 aInvDirect = InverseDirection (aRay.Direct);
  88
  89 #ifdef PATH_TRACING
  90
  91 #ifndef ADAPTIVE_SAMPLING
  92
  93   vec4 aColor = PathTrace (aRay, aInvDirect, uAccumSamples);
  94
  95 #else
  96
  97   float aNbSamples = addRenderImageComp (aFragCoord, ivec2 (0, 1), 1.0);
  98   vec4 aColor = PathTrace (aRay, aInvDirect, int (aNbSamples));
  99
 100 #endif
 101
 102   if (any (isnan (aColor.rgb)))
 103   {
 104     aColor.rgb = ZERO;
 105   }
 106
 107   aColor.rgb = min (aColor.rgb, vec3 (uMaxRadiance));
 108
 109 #ifdef ADAPTIVE_SAMPLING
 110
 111   // accumulate RGB color and depth
 112   addRenderImageComp (aFragCoord, ivec2 (0, 0), aColor.r);
 113   addRenderImageComp (aFragCoord, ivec2 (1, 0), aColor.g);
 114   addRenderImageComp (aFragCoord, ivec2 (1, 1), aColor.b);
 115   addRenderImageComp (aFragCoord, ivec2 (2, 1), aColor.w);
 116
 117   if (int (aNbSamples) % 2 == 0) // accumulate luminance for even samples only
 118   {
 119     addRenderImageComp (aFragCoord, ivec2 (2, 0), dot (LUMA, aColor.rgb));
 120   }
 121
 122 #else
 123
 124   if (uAccumSamples == 0)
 125   {
 126     OutColor = aColor;
 127   }
 128   else
 129   {
 130     OutColor = mix (texture (uAccumTexture, vPixel), aColor, 1.f / (uAccumSamples + 1));
 131   }
 132
 133 #endif // ADAPTIVE_SAMPLING
 134
 135 #else
 136
 137   OutColor = clamp (Radiance (aRay, aInvDirect), 0.f, 1.f);
 138
 139 #endif // PATH_TRACING
 140 }