Version: 2018.4
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延迟着色渲染路径

本页面将详细介绍延迟着色渲染路径。有关介绍性的技术概述,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。

下面列出了几何缓冲区(G 缓冲区)中渲染目标 (RT0 - RT4) 的默认布局。数据类型放置在每个渲染目标的各个通道中。使用的通道显示在括号内。

  • 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。

因此,默认的 G 缓冲区布局为 160 位/像素(非 HDR)或 192 位/像素 (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)。

因此,G 缓冲区布局为 192 位/像素(非 HDR)或 224 位/像素 (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

G 缓冲区通道将每个游戏对象渲染一次。漫射和镜面反射颜色、表面平滑度、世界空间法线和发射+环境+反射+光照贴图都将渲染到 G 缓冲区纹理中。G 缓冲区纹理设置为全局着色器属性供着色器以后访问 (CameraGBufferTexture0 ..CameraGBufferTexture3 names)。

光照通道

光照通道根据 G 缓冲区和深度来计算光照。光照是在屏幕空间内计算的,因此处理所需的时间与场景复杂性无关。光照将添加到发射缓冲区。

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 页面已发布但未经编辑审查

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

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