opengl 在shader中实现高效的图像亮度均衡，并写出代码

在OpenGL中实现高效的图像亮度均衡可以通过使用fragment shader来实现。具体实现步骤如下：

1. 将图像的RGB通道转换为亮度值（灰度值），这可以通过将RGB通道加权平均来实现。一种常用的方法是使用以下公式：

`luminance = 0.2126 * color.r + 0.7152 * color.g + 0.0722 * color.b;`

2. 计算图像的亮度直方图。可以使用glHistogram函数来计算亮度直方图。

3. 计算亮度直方图的累积分布函数（CDF）。可以使用glHistogram函数计算累积分布函数。

4. 将CDF映射到0到1的范围内。这可以通过将CDF中的每个值除以像素总数来实现。

5. 将CDF映射到0到255的范围内。这可以通过将CDF中的每个值乘以255来实现。

6. 将图像中每个像素的亮度值替换为CDF值。可以使用fragment shader来实现这一步骤。

下面是一个简单的fragment shader代码，可以实现亮度均衡：

uniform sampler2D tex;
uniform float cdf[256];

void main()
{
    vec4 color = texture2D(tex, gl_TexCoord[0].xy);
    float luminance = 0.2126 * color.r + 0.7152 * color.g + 0.0722 * color.b;
    float cdf_value = cdf[int(luminance * 255.0)];
    gl_FragColor = vec4(vec3(cdf_value), color.a);
}

在上面的代码中，我们传入了一个名为`cdf`的uniform数组，该数组存储了映射到0到255的CDF值。在shader中，我们首先计算像素的亮度值，并将其乘以255，以将值映射到0到255的范围内。然后，我们使用这个值来查找相应的CDF值，并将其用于替换像素的亮度值。最后，我们使用新的亮度值生成一个新的颜色，并将其输出为shader的输出。

在使用这个shader之前，我们还需要计算图像的亮度直方图和CDF。下面是一个示例代码，可以实现计算亮度直方图和CDF的功能：

GLuint histogram_buffer;
glGenBuffers(1, &histogram_buffer);
glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, histogram_buffer);
glBufferData(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, 256 * sizeof(GLuint), NULL, GL_DYNAMIC_COPY);

glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, 0);

void calculate_histogram(GLuint tex_id)
{
    glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, histogram_buffer);
    glReadPixels(0, 0, width, height, GL_RED_INTEGER, GL_UNSIGNED_INT, 0);
    glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, 0);

    GLuint* histogram_data = (GLuint*)glMapBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, GL_READ_ONLY);

    GLuint num_pixels = width * height;
    float cdf[256];
    GLuint cumulative_sum = 0;
    for (int i = 0; i < 256; i++)
    {
        cumulative_sum += histogram_data[i];
        cdf[i] = (float)cumulative_sum / (float)num_pixels;
    }

    glUnmapBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER);

    glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, cdf_buffer);
    glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 0, 256 * sizeof(float), cdf);
    glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);
}

在上面的代码中，我们首先创建一个名为`histogram_buffer`的像素包装缓冲区，用于存储图像的亮度直方图。然后，我们使用glReadPixels函数将图像的亮度直方图读取到这个缓冲区中。接着，我们计算亮度直方图的CDF，并将其存储在一个名为`cdf`的数组中。最后，我们将CDF存储到一个名为`cdf_buffer`的统一缓冲区中，以便在shader中使用。

在使用这个代码之前，我们还需要创建一个名为`cdf_buffer`的统一缓冲区，并将其绑定到shader中的`cdf` uniform数组中。这可以通过以下代码实现：

GLuint cdf_buffer;
glGenBuffers(1, &cdf_buffer);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, cdf_buffer);
glBufferData(GL_UNIFORM_BUFFER, 256 * sizeof(float), NULL, GL_DYNAMIC_DRAW);
glBindBufferBase(GL_UNIFORM_BUFFER, 0, cdf_buffer);

GLuint cdf_location = glGetUniformLocation(shader_program, "cdf");
glUniform1fv(cdf_location, 256, NULL);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);

在上面的代码中，我们首先创建一个名为`cdf_buffer`的统一缓冲区，并将其绑定到0号绑定点上。然后，我们使用glUniform1fv函数将缓冲区中的数据绑定到shader中的`cdf` uniform数组中。最后，我们将`cdf_buffer`解绑，以便在使用它时不会影响其他操作。

完整的代码可以参考以下链接：https://github.com/JoeyDeVries/LearnOpenGL/blob/master/src/6.pbr/2.2.2.ibl_irradiance_conversion/ibl_irradiance_conversion.cpp