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Cómo depurar un sombreador GLSL?

Question

Necesito depurar un programa GLSL, pero no sé cómo dar salida al resultado intermedio. ¿Es posible hacer algunas huellas de depuración (como con printf) con GLSL?

Answer 1

En la parte inferior de esta respuesta hay un ejemplo de código GLSL que permite generar el valor float completo como color, codificando IEEE 754 binary32 . Lo uso de la siguiente manera (este fragmento muestra el componente yy de la matriz modelview):

vec4 xAsColor=toColor(gl_ModelViewMatrix[1][1]);
if(bool(1)) // put 0 here to get lowest byte instead of three highest
gl_FrontColor=vec4(xAsColor.rgb,1);
else
gl_FrontColor=vec4(xAsColor.a,0,0,1);

Después de obtener esto en la pantalla, puede tomar cualquier selector de color, formatear el color como HTML (agregando 00 al valor de rgb si no necesita una mayor precisión, y haciendo un segundo pase para obtener el byte inferior si lo hace) , y obtienes la representación hexadecimal del float como IEEE 754 binary32 .

Aquí está la implementación real de toColor() :

const int emax=127;
// Input: x>=0
// Output: base 2 exponent of x if (x!=0 && !isnan(x) && !isinf(x))
// -emax if x==0
// emax+1 otherwise
int floorLog2(float x)
{
if(x==0.) return -emax;
// NOTE: there exist values of x, for which floor(log2(x)) will give wrong
// (off by one) result as compared to the one calculated with infinite precision.
// Thus we do it in a brute-force way.
for(int e=emax;e>=1-emax;--e)
if(x>=exp2(float(e))) return e;
// If we are here, x must be infinity or NaN
return emax+1;
}
// Input: any x
// Output: IEEE 754 biased exponent with bias=emax
int biasedExp(float x) { return emax+floorLog2(abs(x)); }
// Input: any x such that (!isnan(x) && !isinf(x))
// Output: significand AKA mantissa of x if !isnan(x) && !isinf(x)
// undefined otherwise
float significand(float x)
{
// converting int to float so that exp2(genType) gets correctly-typed value
float expo=float(floorLog2(abs(x)));
return abs(x)/exp2(expo);
}
// Input: x/in[0,1)
// N>=0
// Output: Nth byte as counted from the highest byte in the fraction
int part(float x,int N)
{
// All comments about exactness here assume that underflow and overflow don''t occur
const float byteShift=256.;
// Multiplication is exact since it''s just an increase of exponent by 8
for(int n=0;n<N;++n)
x*=byteShift;
// Cut higher bits away.
// $q /in [0,1) /cap /mathbb Q''.$
float q=fract(x);
// Shift and cut lower bits away. Cutting lower bits prevents potentially unexpected
// results of rounding by the GPU later in the pipeline when transforming to TrueColor
// the resulting subpixel value.
// $c /in [0,255] /cap /mathbb Z.$
// Multiplication is exact since it''s just and increase of exponent by 8
float c=floor(byteShift*q);
return int(c);
}
// Input: any x acceptable to significand()
// Output: significand of x split to (8,8,8)-bit data vector
ivec3 significandAsIVec3(float x)
{
ivec3 result;
float sig=significand(x)/2.; // shift all bits to fractional part
result.x=part(sig,0);
result.y=part(sig,1);
result.z=part(sig,2);
return result;
}
// Input: any x such that !isnan(x)
// Output: IEEE 754 defined binary32 number, packed as ivec4(byte3,byte2,byte1,byte0)
ivec4 packIEEE754binary32(float x)
{
int e = biasedExp(x);
// sign to bit 7
int s = x<0. ? 128 : 0;
ivec4 binary32;
binary32.yzw=significandAsIVec3(x);
// clear the implicit integer bit of significand
if(binary32.y>=128) binary32.y-=128;
// put lowest bit of exponent into its position, replacing just cleared integer bit
binary32.y+=128*int(mod(float(e),2.));
// prepare high bits of exponent for fitting into their positions
e/=2;
// pack highest byte
binary32.x=e+s;
return binary32;
}
vec4 toColor(float x)
{
ivec4 binary32=packIEEE754binary32(x);
// Transform color components to [0,1] range.
// Division is inexact, but works reliably for all integers from 0 to 255 if
// the transformation to TrueColor by GPU uses rounding to nearest or upwards.
// The result will be multiplied by 255 back when transformed
// to TrueColor subpixel value by OpenGL.
return vec4(binary32)/255.;
}

Answer 2

Estoy compartiendo un ejemplo de fragmento de sombreador, cómo realmente lo depuro.

#version 410 core
uniform sampler2D samp;
in VS_OUT
{
vec4 color;
vec2 texcoord;
} fs_in;
out vec4 color;
void main(void)
{
vec4 sampColor;
if( texture2D(samp, fs_in.texcoord).x > 0.8f) //Check if Color contains red
sampColor = vec4(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f); //If yes, set it to white
else
sampColor = texture2D(samp, fs_in.texcoord); //else sample from original
color = sampColor;
}

Answer 3

Haga una representación sin conexión a una textura y evalúe los datos de la textura. Puede encontrar el código relacionado buscando en Google para "renderizar a textura" opengl Luego use glReadPixels para leer el resultado en una matriz y realizar afirmaciones en ella (ya que mirar a través de una matriz tan grande en el depurador generalmente no es realmente útil).

También es posible que desee desactivar la fijación a valores de salida que no están entre 0 y 1, que solo se admite para texturas de coma flotante .

Personalmente, me molestó el problema de depurar correctamente los sombreadores por un tiempo. No parece haber una buena manera: si alguien encuentra un buen depurador (y no desactualizado / obsoleto), házmelo saber.

Answer 4

He encontrado que Transform Feedback es una herramienta útil para depurar sombreadores de vértices. Puede usar esto para capturar los valores de las salidas VS y leerlas en el lado de la CPU, sin tener que pasar por el rasterizador.

Here hay otro enlace a un tutorial sobre Transform Feedback.

Answer 5

Las respuestas existentes son todas buenas, pero quería compartir una pequeña gema que ha sido valiosa en la depuración de cuestiones difíciles de precisión en un sombreador GLSL. Con números int muy grandes representados como un punto flotante, se debe tener cuidado de usar floor (n) y floor (n + 0.5) correctamente para implementar round () a un int exacto. Entonces es posible representar un valor flotante que es un int exacto mediante la siguiente lógica para empaquetar los componentes de bytes en valores de salida R, G y B.

 // Break components out of 24 bit float with rounded int value
// scaledWOB = (offset >> 8) & 0xFFFF
float scaledWOB = floor(offset / 256.0);
// c2 = (scaledWOB >> 8) & 0xFF
float c2 = floor(scaledWOB / 256.0);
// c0 = offset - (scaledWOB << 8)
float c0 = offset - floor(scaledWOB * 256.0);
// c1 = scaledWOB - (c2 << 8)
float c1 = scaledWOB - floor(c2 * 256.0);
// Normalize to byte range
vec4 pix;
pix.r = c0 / 255.0;
pix.g = c1 / 255.0;
pix.b = c2 / 255.0;
pix.a = 1.0;
gl_FragColor = pix;

Answer 6

No puede comunicarse fácilmente con la CPU desde dentro de GLSL. Usar glslDevil u otras herramientas es su mejor opción.

Un printf requeriría tratar de regresar a la CPU desde la GPU que ejecuta el código GLSL. En cambio, puede intentar avanzar hacia la pantalla. En lugar de intentar emitir texto, muestra algo visualmente distintivo de la pantalla. Por ejemplo, puede pintar algo de un color específico solo si llega al punto de su código donde desea agregar un printf. Si necesita imprimir un valor, puede establecer el color de acuerdo con ese valor.

Answer 7

Si desea visualizar las variaciones de un valor en la pantalla, puede usar una función de mapa de calor similar a esta (la escribí en hlsl, pero es fácil de adaptar a glsl):

float4 HeatMapColor(float value, float minValue, float maxValue)
{
#define HEATMAP_COLORS_COUNT 6
float4 colors[HEATMAP_COLORS_COUNT] =
{
float4(0.32, 0.00, 0.32, 1.00),
float4(0.00, 0.00, 1.00, 1.00),
float4(0.00, 1.00, 0.00, 1.00),
float4(1.00, 1.00, 0.00, 1.00),
float4(1.00, 0.60, 0.00, 1.00),
float4(1.00, 0.00, 0.00, 1.00),
};
float ratio=(HEATMAP_COLORS_COUNT-1.0)*saturate((value-minValue)/(maxValue-minValue));
float indexMin=floor(ratio);
float indexMax=min(indexMin+1,HEATMAP_COLORS_COUNT-1);
return lerp(colors[indexMin], colors[indexMax], ratio-indexMin);
}

Luego, en su sombreador de píxeles, acaba de generar algo como:

return HeatMapColor(myValue, 0.00, 50.00);

Y puede hacerse una idea de cómo varía en sus píxeles:

Por supuesto, puede usar cualquier conjunto de colores que desee.

Answer 8

GLSL Sandbox ha sido bastante útil para los shaders.

No se depura per se (que se ha respondido como incapaz) pero útil para ver los cambios en la salida rápidamente.

Answer 9

void main(){
float bug=0.0;
vec3 tile=texture2D(colMap, coords.st).xyz;
vec4 col=vec4(tile, 1.0);
if(something) bug=1.0;
col.x+=bug;
gl_FragColor=col;
}