纹理和帧缓冲之间的反馈循环 Feedback Loops Between Textures and the Framebuffer

当在图形编程中，特别是OpenGL这样的图形API中处理纹理（Texture）和帧缓冲区（Framebuffer）时，可能会出现一种称为“反馈循环”的情况。这种现象发生在同一纹理对象的数据存储既作为渲染操作的源，又作为目标时。在存在反馈循环的情况下，由于读写操作同时作用于同一区域，将导致未定义的行为，即结果不可预测。

渲染反馈循环

  • 在渲染过程中，允许将二维、立方体贴图面或数组、三维纹理层等绑定到帧缓冲对象上，并同时将该纹理绑定到纹理单元进行采样。然而，在这个状态下，如果片段着色器试图从当前被写入的纹理中采样数据，则最终的像素颜色将是不确定的。
  • 为了避免这种情况，开发人员必须谨慎地避免在将纹理图像附加到当前绑定的绘制帧缓冲对象的同时，该纹理仍处于活动绑定状态，因为这会导致渲染输出与纹理内容相互影响，形成一个循环。
  • 特别要注意的是，如果片段着色器中既有对纹理的读取又有写入，并且这些操作涉及到了相同的texel（纹理像素），那么除非满足特定条件（如不重叠读写、单次读写并顺序执行以及使用TextureBarrier函数确保同步），否则片段的颜色值将无法确定。

纹理复制反馈循环

  • 类似于渲染反馈循环，还有一种可能是在执行CopyTexImage*指令时，将某个纹理图像作为读取帧缓冲对象的一部分，同时该纹理又是复制操作的目标。
  • 当这种情况发生时，复制操作写入的texel可能立刻又被用作读取帧缓冲中的像素进行读取，形成一个类似循环的过程，使得复制过程中所写的texel的值变得未定义。
  • 具体来说，若满足以下条件：同一个纹理T的某一层被连接到当前读取帧缓冲的附件点A上；当前设置的读取缓冲为附件点A；T同样作为CopyTexImage*操作的目标；并且此复制操作针对的是与A关联的同一层级的图像，则此时复制的texel值是不确定的。

总结而言，不论是渲染反馈循环还是纹理复制反馈循环，都需要开发者注意避免在渲染或者纹理复制的过程中出现读写冲突，以防止产生未定义的行为。通过合理安排渲染流程、适时解除绑定关系以及利用适当的同步机制（如TextureBarrier函数），可以有效防止此类问题的发生，确保图形渲染的正确性和一致性。

纹理操作间隔点

void glTextureBarrier( void );

函数被设计用来解决上述提及的“反馈循环”问题。当片段着色器在写入一个纹理的同时，其他部分的管线又试图从同一纹理中读取数据时，需要使用glTextureBarrier()来强制执行适当的内存屏障，保证写入操作完成后再进行读取。

  • 它确保了在执行此函数之后的任何纹理采样操作都将基于此函数之前所有已完成的对同一纹理的写入操作。
  • 在某些情况下，例如切换帧缓冲区附件到纹理，或者在一个渲染通道中写入纹理并在后续通道中读取该纹理，TextureBarrier是必需的以避免不确定的渲染行为。