游戏开发52课渲染路径

news2024/11/14 21:40:31

4.6 渲染路径（Rendering Path）

4.6.1 经典顶点光（Legacy Vertex Lit）

严格来说，它也是前向渲染的一种，但有些引擎（如Unity）将它单独抽离出来。由于光照计算在顶点，所以效果和消耗跟4.5.2 Gouraud Shading类似，是早期GPU使用较多的一种渲染方式。

4.6.2 前向渲染（Forward Rendering）

前向渲染是传统的一种渲染方式，受到广泛的硬件支持。它渲染的思路就是按照渲染管线的流程一步步渲染，最终将颜色绘制到Render Target（下图）。

它的消耗跟物体数量和灯光数量有关，是O(Nobject∗Nlight)O(Nobject∗Nlight)的关系，对于灯光数量较多的场景，显得力不从心。光照计算伪代码：

Color color = Color.black;
for each(light in lights)
{
    for each(object in objectsEffectedByLight)
    {
        color += object.color * light.color;
    }
}

有些引擎（如Unity）在灯光数量多的情况下，会做一些优化：对所有灯光按亮度进行排序，将最亮的那部分灯光做逐像素计算，中间的一部分做逐顶点计算，排在后面的用球谐函数（SH，Spherical Harmonics）模拟。（见下图）

4.6.3 延迟渲染（Deferred Shading）

延迟渲染的精髓在于将灯光计算延后，与场景物体数量解耦。具体做法是：先将所有物体渲染一遍，但不计算光照，将物体渲染后的像素数据（Position/Normal/DiffuseColor和其他参数）存于各自的GBuffer；然后，利用这些数据采用后处理方式做光照计算。（下图）

实现伪代码：

// 第一遍：渲染物体不带光照的数据，存于各自GBuffer。
for each(object in objects)
{
    RenderObjectDataToGBuffers(object);
}

// 第二遍：将所有光照对所有像素做计算。
for each(light in lights)
{
    Color color = Color.black;
    for each(pixel in pixels)
    {
        color += CalculateLightColor(light, pixelDatas);
    }
    WriteColorToFinalRenderTarget(color);
}

由于最耗时的光照计算延迟到后处理阶段，所以跟场景的物体数量解耦，只跟Render Targe尺寸相关，复杂度是O(Nlight∗Wrendertarget∗Hrendertarget)O(Nlight∗Wrendertarget∗Hrendertarget)。延迟渲染并没有在低端设备支持，要求OpenGL ES 3.0以上，多渲染纹理以及更多的显存和带宽。