在KlayGE中的延迟渲染（一）里，我们推出了lighting pass里的计算，本篇将讲解G-Buffer阶段和Shading pass阶段。
G-Buffer分配
在Deferred Rendering的框架中，不管是Deferred Shading还是Deferred Lighting，G-Buffer的分配都是非常关键的。上一篇得出的lighting pass公式如下：
[latex]float4(1, 1, 1, (\mathbf{n} \cdot \mathbf{h_n})^{\alpha} F(c_{spec}, \mathbf{l_{cn}},\mathbf{h_n})) \times \mathbf{c}_{lightn} (\mathbf{n} \cdot \mathbf{l_{cn}})[/latex]
从公式可以看出，在light pass里需要的量有n，h，alpha，cspec，lc。因为h = (v + lc) / 2（见游戏中基于物理的渲染系列文章），而lc = normalize(l – p)（l是光源位置，p是要计算的点位置），所以最终需要G-Buffer提供的量有：n，p，alpha和cspec。要完整的保存这些量，一共需要8个通道，normal占3个，position占3个，alpha和cspec分别占一个。这样对G-Buffer来说消耗太大了，必须要缩减。
显而易见的是，normal是经过归一化的，只需要保存2个分量。http://aras-p.info/texts/CompactNormalStorage.html比较了多种保存2分量的方法，其中Spheremap transform速度和效果综合起来最佳，Crytek也在用同样的方法，即：
float2 encode(float3 normal)
{
return normalize(normal.xy) * sqrt(normal.z * 0.5 + 0.5);
}
float3 decode(float2 n)
{
float3 normal;
normal.z = dot(n, n) * 2 - 1;
normal.xy = normalize(n) * sqrt(1 - normal.z * normal.z);
return normal;
}
下 一步是position。实际上像素所在的位置已经提供了x和y，需要保存的仅仅是z。position何以很好地从z和像素位置计算出来。这里保存的是 view space的z除以far plane。在lighting pass，pixel shader里拿到像素在view space的位置之后，做这样的计算：
p = view_dir * ((z * far_plane) / view_dir.z);
其 中，view_dir是在vertex shader中计算之后传到pixel shader。对于把光源的几何体直接作为光源几何的情况（如果你不熟悉这个，请见下篇），那么view_dir就是顶点乘上world * view矩阵之后的结果。对于用全屏的四边形作为光源几何的情况，view_dir就是把view frustum在far plane上的四个点乘上inverse(projection)矩阵之后的结果。z * far_plane就还原出了该点在view space的z，然后根据相似三角形的定理很容易就能推出这个还原公式。现在，position成功地压缩到了1个通道。
剩下的就是alpha和cspec。如果不需要fresnel，可以直接忽略cspec，留到shading pass再做，这里直接存alpha就可以了。否则，就需要把alpha和cspec放入同一个通道。我用的方法是，floor(cspec * 100)作为整数部分，clamp(alpha, 0, 255) / 256座位小数部分。这样的限制是，alpha取值范围为[0, 256)，一般来说够用了。
由此，所有lighting pass需要的信息都被压进4个通道内，G-Buffer只需要1张texture，省去了MRT。
Shading Pass
shading pass需要把前面所有lighting pass积累出来的光照信息和物体本身的材质信息组合起来，得出最后的着色。物体材质中的cspec已经存在G-Buffer，并在lighting pass中计算了，所以shading pass输入的材质有cdiff，cspec，cemit，alpha。别忘了在上一篇的公式中，specular号需要乘上归一化系数(alpha + 2) / 8。另一方面，在lighting pass的结果里，rgb存的是积累的diffuse，a存的是积累的specular亮度，如果还有计算AO，那么shading所用的公式就是：
[latex]\mathbf{c}_{emit} + (lighting.rgb * \mathbf{c}_{diff} + \frac{alpha + 2}{8} * lighting.a) * ao[/latex]
如果在G-Buffer和lighting pass因为不考虑fresnel而至保存了alpha，那么shading pass的公式就变成：
[latex]\mathbf{c}_{emit} + (lighting.rgb * \mathbf{c}_{diff} + \frac{alpha + 2}{8} * \mathbf{c}_{spec} * lighting.a) * ao[/latex]
现在Deferred Lighting的3个阶段都已经得到解释，下一篇将讲解如何更快地计算lighting pass。
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