Version: 2020.3
前向渲染路径
旧版延迟渲染路径

延迟着色渲染路径

本页面将详细介绍 Unity 内置渲染管线中的延迟着色渲染路径。有关延迟着色的介绍性技术概述,请参阅 Wikipedia:延迟着色 (deferred shading)

概述

使用延迟着色时,可影响游戏对象的光源数量没有限制。所有光源都按像素进行评估,这意味着它们都能与法线贴图等正确交互。此外,所有光源都可以有剪影和阴影。

延迟着色的优点是,光照的处理开销与接受光照的像素数成正比。这取决于场景中的光量大小,而不管接受光照的游戏对象有多少。因此,可通过减少光源数量来提高性能。延迟着色还具有高度一致和可预测的行为。每个光源的效果都是按像素计算的,因此不会有在大三角形上分解的光照计算。

在缺点方面,延迟着色并不支持抗锯齿,也无法处理半透明游戏对象(这些对象使用前向渲染进行渲染)。此外,它也不支持网格渲染器 (Mesh Renderer) 的接受阴影 (Receive Shadows) 标志,并且仅在有限程度上支持剔除遮罩。最多只能使用四个剔除遮罩。也就是说,剔除层遮罩必须至少包含所有层减去四个任意层,即必须设置 32 个层中的 28 个层。否则,会产生图形瑕疵。

要求

延迟着色要求显卡具有多渲染目标 (MRT)、着色器模型 3.0(或更高版本)并支持深度渲染纹理。从 GeForce 8xxx、Radeon X2400、Intel G45 开始,2006 年以后制造的大多数 PC 显卡都支持延迟着色。

所有至少运行 OpenGL ES 3.0 的移动设备都支持延迟着色。

注意:使用正交投影 (Orthographic projection) 时不支持延迟渲染。如果摄像机的投影模式设置为正交模式,则摄像机将回退到前向渲染。

性能注意事项

延迟着色中的实时光源的渲染开销与接受光照的像素数成比例,并_不_依赖于场景复杂度。所以小型点光源或聚光灯的渲染成本非常低,如果它们被场景游戏对象完全或部分遮挡,那么成本甚至更低。

当然,有阴影的光源比没有阴影的光源的成本高得多。在延迟着色中,对于每个阴影投射光源,仍然需要将投射阴影的游戏对象渲染一次或多次。此外,应用阴影的光照着色器的渲染开销高于禁用阴影时的渲染开销。

实现详细信息

如果对象的着色器不支持延迟着色,则会在延迟着色结束后使用前向渲染路径来渲染这些对象。

The default layout of the render targets (RT0 - RT4) in the G-buffer is listed below. Data types are placed in the various channels of each render target. The channels used are shown in parentheses.

  • RT0,ARGB32 格式:漫射颜色 (RGB),遮挡 (A)。
  • RT1,ARGB32 格式:镜面反射颜色 (RGB),粗糙度 (A)。
  • RT2,ARGB2101010 格式:世界空间法线 (RGB),未使用 (A)。
  • RT3,ARGB2101010(非 HDR)或 ARGBHalf (HDR) 格式:发射 + 光照 + 光照贴图 + 反射探针缓冲区。
  • 深度+模板缓冲区。

So the default G-buffer layout is 160 bits/pixel (non-HDR) or 192 bits/pixel (HDR).

如果混合光照模式为 ShadowmaskDistance Shadowmask,则使用第五个目标:

*RT4,ARGB32 格式:光照遮挡值 (RGBA)。

And thus the G-buffer layout is 192 bits/pixel (non-HDR) or 224 bits/pixel (HDR).

如果硬件不支持五个并发渲染目标,则使用阴影遮罩的对象将回退到前向渲染路径。 当摄像机不使用 HDR 时,发射+光照缓冲区 (RT3) 采用对数编码,因此提供的动态范围高于 ARGB32 纹理通常可能提供的范围。

请注意,当摄像机使用 HDR 渲染时,不会为发射 + 光照缓冲区 (RT3) 创建单独的渲染目标;而是将摄像机渲染到的渲染目标(即传递给图像效果的渲染目标)用作 RT3。

G 缓冲区通道

The G-buffer pass renders each GameObject once. Diffuse and specular colors, surface smoothness, world space normal, and emission+ambient+reflections+lightmaps are rendered into G-buffer textures. The G-buffer textures are setup as global shader properties for later access by shaders (CameraGBufferTexture0 .. CameraGBufferTexture3 names).

光照通道

The lighting pass computes lighting based on G-buffer and depth. Lighting is computed in screen space, so the time it takes to process is independent of Scene complexity. Lighting is added to the emission buffer.

不与摄像机近平面相交的点光源和聚光灯将渲染为 3D 形状,并会启用 Z 缓冲区对场景的测试。因此,部分或完全遮挡的点光源和聚光灯的渲染成本很低。方向光以及与近平面相交的点光源/聚光灯将渲染为全屏四边形。

如果光源启用了阴影,那么也会在此通道中渲染并应用阴影。请注意,阴影并非是“无成本”的;需要渲染阴影投射物,并且必须应用更复杂的光照着色器。

唯一可用的光照模型是标准 (Standard) 光照模型。如果需要不同的模型,可修改光照通道着色器,方法是将内置着色器中的 Internal-DeferredShading.shader 文件的修改版本放入“Assets”文件夹中名为“Resources”的文件夹内。然后打开 Graphics 设置(菜单:Edit > Project Settings,然后单击 Graphics 类别)。将“Deferred”下拉选单改为“Custom Shader”。然后,更改当前使用的着色器对应的着色器 (Shader) 选项。


  • 2017–06–08 页面已发布

  • 在 5.6 版中添加了光照模式(__Shadowmask__ 和 __Distance Shadowmask__)

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