延迟渲染及材质ID

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1、延迟渲染及材质ID技术背景最近太懒了，打LOL，RM这一块都荒废了下来，关于延迟渲染的RM工程其实个把月前写好的，杂务所扰，一直没有静下心来整理，现在正值年关，终于可以继续了，努力在接下来的几周把接下来的Monkey计划完成。关于延迟渲染技术，在现阶段的游戏程序中正被越来越推广使用，从PS3，Xbox360的次时代，到暴雪的星际2，及最近效果完全征服我的战地3，无一例外的使用了延迟渲染DeferredShadin(以下简称DS，DeferredLighting，DL技术暂不在这里讨论)。那么传说中的强大延迟渲染技术到底有何强大之处呢？！其实，理论早在几十年前就已经提出，实现也不难，

2、真正的优势，要从传统的前向渲染（ForwardShading，FS）说起,下面引用一段介绍：“在TabulaRasa中，我们一开始的渲染引擎是基于最初的DX9而完成的传统前向渲染技术(FS)的，使用了HLSL和D3DXEffect。我们的Effect使用了Pass里的Annotation来描述这个Pass所支持的光照。而在CPU这边，引擎可以算出来每个几何体被那些光源所影响——这个信息连同那些在Pass的Annotation里的信息一起，用于设置光源的参数、以及确定每个Pass该调用多少次。这种前向着色有多种问题：1，计算每个几何体受那些光影响耗费了CPU的时间，更坏的是，这是个O

3、(n*m)的操作。2，Shader经常需要超过一次以上的Pass来渲染光照，渲染n个灯光，对于复杂的Shader，可能需要O(n)次运算。3，增加新的光照模型和新的光源类型，可能需要改变所有Effect的源文件。4，Shader很快就将达到或者超出SM2的指令限制。在MMO里，我们对游戏环境很少会有过于苛求的要求。我们无法控制同屏可见的玩家数量、无法控制同屏会有多少特效和光源。由于传统前向渲染缺乏对环境的控制，且对于光源的复杂度难于估量，因此我们选择了延期着色。这可以让我们的画面更接近于当今顶尖的游戏引擎，并且让光照所耗费的资源独立于场景的几何复杂度。延期着色提供了下面的好处：1，

4、光照所耗费的资源独立于场景复杂度，这样就不用再费尽心机去想着处理那些光源影响几何体了。2，不必要再为几何体的受光提供附加的Pass了，这样就节省了DrawCall和状态切换的数量。3，在增加新的光源类型和光照模型时，材质的Shader不需要做出任何改变。4，材质Shader不产生光照，这样就节省了计算额外的几何体的指令数。”         简单的说，DS最大优势便是在如今渲染模块中PixelShader变得越来越复杂的情况下，能最大限度地节约硬件效能。实现原理延迟渲染管线可分为俩个阶段：Geometry,Lighting,当然如将GeometryBuffer中的丰富的信息仅仅用于

5、光照点亮过程显而易见不是俺们程序猿“雁过拔毛”的性格，所以通常各种Post-processing也会被被我们加入管线之中,这里且不做深入。鄙人很懒，相比码字，更喜欢用代码说话，所以这里就杂糅一些别人的著说，后面再一一提名感谢，嘿嘿~~~Geometry阶段：将本帧所有的几何信息(位置，法线，贴图)光栅化到G-bufferLighting阶段：以G-buffer作为输入（位置，法线）进行逐像素的光照计算，得到渲染结果。DS整体渲染过程并不复杂，但问题往往出在细节，下面先一一列举各个步骤。G-bufferGeometry阶段将几何信息渲染到MultiRenderTarget上（MRT）

6、，当前最多支持4个MRT。并且驱动要求4个MRT必须相同的bit宽度。RT对显存占用过大会增加带宽，降低cache命中。而简单格式的RT又会影响画质。因此决定使用32bit的RT（如A8R8G8B8，R16G16F）或64bit宽度的RT（如A16R16G16B16F）。需要在画质和性能间做出折衷。（开发时尽可能可以方便的配置）。中有一些性能比较。光照计算使用延迟渲染技术最大的好处就是可以渲染光照极为复杂的场景。这里场景中的光照可以分为两类。影响整个场景的scenelight。如directionallight。渲染一个screenquad，逐像素光照计算，没什么好说的。另一类是只

7、影响一部分区域的locallight。如点光源，聚光灯，以及特效等等。这些locallight只影响到屏幕上的某些像素，当然不需要逐像素的进行光照计算。最简单的方法是绘制这些光源的包围体（点光源的包围体是球，聚光灯的包围体是圆锥），包围体的大小要大于等于光源的衰减范围。这些包围体经过变换投影到屏幕上的对应区域，随后在pixelshader中计算光照。优化：1.光源包围体的视锥剔除，遮挡剔除。2.光源包围体投影后很小时剔除；若干个靠的比较近的小光源合并成一个较大的光源3