RaymarchingとGeometryを同一シーンにレンダーする #GLSL

　やることは非常に単純で、シェーダー側（gl_FragDepth）でデプスを更新することである。

ModernOpenGL-AdventCal2017/21-render_raymarching_and_geometory_at_the_same_time

Feature

GBuffer生成し、1パス目でGeometryをレンダーし、2パス目でRaymarchingをレンダーする
2パス目のRaymarchingで、1パス目と同じカメラ情報で、rayを定義する
rayの衝突判定からシーンの深度を構築し、その値でgl_FragDepthを更新する

GBuffer生成

GBufferは、特に変な設定はしない。
位置、法線、色（アルベド）をカラーバッファ、デプスバッファをレンダーバッファとして生成する。（ofFboではデフォルトで、レンダーバッファがデプスバッファになる）


    vector<GLint> formats = { GL_RGBA16F, GL_RGBA16F, GL_RGBA16F };
    ofFbo::Settings settings;
    settings.width = WIDTH;
    settings.height = HEIGHT;
    settings.textureTarget = GL_TEXTURE_2D;
    settings.wrapModeHorizontal = GL_CLAMP_TO_EDGE;
    settings.wrapModeVertical = GL_CLAMP_TO_EDGE;
    settings.minFilter = GL_NEAREST;
    settings.maxFilter = GL_NEAREST;
    settings.numColorbuffers = 3;
    settings.colorFormats = formats;
    settings.numSamples = 4;
    settings.useDepth = true;
    settings.useStencil = true;

    g_buffer.allocate(settings);
    g_buffer.checkStatus();

1パス目でジオメトリを普通にMRT

　1パス目のポリゴンのGBufferへのレンダリング。ここでも、特別なことは何にもしていない。
source

2パス目でRaymarchingのシーンを書き込む

　ここで重要なのは2つ
* 1パス目と同じカメラ情報で、rayを定義すること
* rayの衝突判定からシーンの深度を構築し、その値でgl_FragDepthを更新すること

　深度を更新しないと、適切な前後関係で、シーンがレンダーされない
しかし、RayMarchingは、ただの板ポリにfragment shaderで描画しているだけなので、深度値はつねに1である。
そのため自前で、Rayの衝突位置から深度値を計算する必要がある。
source

この深度値で、gl_FragDepthを更新する。

　2パス目ではglClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);をせず、GBufferにレンダーする。
source

これで、RayMarchingとofBoxPrimitiveが共存するGBufferができる。

GBufferの中身。正しい前後関係でレンダリングされていることが確認できる。

後はライティングを行う

　ここまでくると、後は一般的な遅延シェーディング処理を行うだけ。

最終レンダリング結果 | 緑のSphereは、Raymarching。赤のCubeは、ofBoxPrimitive。
ライティングが一貫しているのが確認できる。

まとめ

　このテクニックを利用すれば、キャラクターアニメーションの後ろで、
フラクタルやトンネルがバキバキ動いているという複雑なシーンをレンダーすることができる。
　GBufferが生成できたので、スクリーンスペース系のテクニック（SSAOとか, SSRとか）も今まで通り使えるはず。