3.4 延迟渲染

news2025/1/11 5:52:35

一、渲染路径

1.渲染路径

渲染路径（Rendering Path）

决定光照的实现方式，当前渲染目标使用光照的流程。

二、渲染方式

1.前向渲染

在渲染每一帧时，每个顶点/片元都要执行一次片元着色器代码，这时需要将所有的光照信息都传递到片元着色器中。虽然大部分情况下的光源都趋向于小型化，而其照亮的区域也不大，但即便是光源里这个像素所对应的世界空间中的位置很远，但计算光照时，还会把所有的光源都考虑进去。

待渲染几何体->顶点着色器->片元着色器->渲染目标

例如，物体受n个光源影响，那么在每个片元执行着色器代码时，都必须把这n个光源都传递进片元着色器中执行光照计算。

测试环境：

2021.1.19f

8盏点光源

关闭天空盒

相机底色设为黑色

其余全是默认设置

前向渲染（pixel light count = 4）

光照规则

规则一：最亮的几个光源会被实现为像素光照
规则二：然后最多4个光源会被实现为顶点光照
规则三：剩下的光源会被实现为效率较高的球面调谐(Spherical Hamanic)，模拟光照

规则一补充：

最亮的那盏光一定是像素光照
Light的Render Mode是important 的光一定是像素光照
如果规则一、二加起来的灯光小于Quality Setting里的Pixel Count(最大像素光照数量)，那么从剩下的光源中找出最亮的几盏灯光，实现为像素光照
最后剩下的光源，按照规则2或者3
在base pass里执行一盏像素光、所有的顶点光和球面调谐光照，并且进行阴影计算。
其余的像素光每盏一个Additional Pass，并且这些pass里没有阴影计算。
场景中看到的阴影，全是base pass里计算出最亮那盏像素光的阴影，其他像素光是不计算阴影的。

Pixel Light Count设置位置

上图可以看出，有4盏像素光，4盏顶点光。

淡蓝色既有像素光也有顶点光，而远处的深蓝色什么光都没有，不清楚unity内部怎么平衡这个权重的。

先看下前向渲染的光照的渲染顺序（Pixel Light Count = 4）

此处为语雀视频卡片，点击链接查看：录制_2021_11_19_15_02_43_370.mp4

Pixel Light Count = 8

此处为语雀视频卡片，点击链接查看：录制_2021_11_19_15_07_31_377.mp4

2.延迟渲染（Deferred Rendering）

主要解决大量光照渲染的方案。

延迟渲染的实质，事先不要对迭代三角形做光照计算，而是先找出来你能看到的所有像素，再去迭代光照。直接迭代三角形的话，由于大量三角形你是看不到的，无疑是极大浪费。

将渲染过程拆分成两个渲染通路（pass）。

第一个pass成为几何处理通路。首先将场景渲染一次，获取到待渲染对象的各种几何信息存储到名为G-buffer缓冲区中，这些缓冲区将会在之后用作更复杂的光照计算。由于有深度测试，所以最终写入G-buffer中各个数据都是离摄像机最近的片元的几何属性，这意味着在最后G-buffer中的片元必定要进行光照计算的。

待渲染几何体->顶点着色器->MRT->光照计算->渲染目标

第二个pass成为光照处理通路。该pass会遍历所有G-buffer中的位置、颜色、法线等参数，执行一次光照计算。

延迟渲染图

测试环境和前向渲染一样。

可以看出延迟渲染（无论PixelLightCount为多少），和前向渲染（PixelLightCount = 当前最大像素光）渲染效果一致。

延迟渲染光照顺序（重新开了新场景懒得调光颜色了）

此处为语雀视频卡片，点击链接查看：录制_2021_11_19_16_05_05_164.mp4

注：当相机与灯光最大边界有一定距离时，会出现一个新的drawcall

第二个Pass用于LDR的转码，当相机组件的HDR选项关闭时，这个Pass就有用了

一个点光源的计算由两个DrawMesh组成，第二个就是我们绘制光源的pass，但第一个就不同了，第一个是draw就是用来限制渲染的范围的，可以看到用的shader是unity内置的，名字写的很清楚，其实就是通过模板缓冲区来规定范围，这样后面的第二个drawmesh（黄色），就只能在规定的mesh范围内渲染了，超出部分不会进行无用的计算。