KlayGE游戏引擎

前一阵子在把KlayGE的OpenGLES插件升级到OpenGL ES 3的过程中，原先还满怀希望地觉得GLES3总该全面支持浮点纹理的读写了，结果发现GLES3的标准支持float16和float32的读取，但不支持渲染到float16/float32的纹理上。只有支持GL_EXT_color_buffer_float或GL_EXT_color_buffer_half_float扩展的硬件，比如Tegra 4和Adreno 3xx才能很好地支持。所以，在其他设备上如果要渲染到浮点纹理，就得另想办法了。 编码和解码 单通道的float是32-bit，RGBA8也是，所以按说把float编码到RGBA8的纹理中应该没啥问题。很可惜的是，不支持浮点纹理的硬件往往也不支持整数指令和位运算操作。所以在这里需要有些限制。在网上搜了一下，最靠谱的应该是大牛Aras ...

前两年我曾经写过几篇关于AMD显卡上OpenGL驱动的陷阱，但原先我只在NV和AMD的卡上测试过KlayGE的例子，还从来没在Intel的集成显卡上测试过。前段时间曾经在Intel HD3000的笔记本上小测一下，结果惨不忍睹，所有的例子全部黑屏。最近在做KlayGE 4.3的最终测试和优化，就试图找一下失败的原因，以及修复的方法。这里把遇到的一些大坑总结一下，希望对遇到类似问题的朋友有所提示。 GLSL 所有例子都黑屏，最有可能的就是shader挂了。Debug下打开shader错误输出，果然，在NV和AMD驱动上都没事的GLSL遇到了编译失败。错误行是PS里的varying out vec4 v_gl_FragData。如果不用自定义的varying out，而用系统内建的gl_FragData就没事。所以判断应 ...

本系列的前三篇讲的都是关于Deferred Rendering的改进，本篇会专注于流水线后端的Post Process。 Post Process链 在KlayGE的渲染流水线里，不管用不用deferred，post process链是都会执行的。完整的post process链由一系列单独的post process组成，流程如下图所示。 前三个属于HDR的，经过tone mapping转成LDR之后，又经过三次post process，得到渲染结果。如果开了stereo，就会被stereoscopic的post process处理成立体的。 不管是用CUDA里的GPU kernel launch还是用图形API里的Draw Call来启动一个GPU任务，常见的改进规则都是，如果某次GPU任务不依赖于上次任务的其他单元，就应该和上次任务合并起来。这样可以省去GPU写入和读 ...

上一篇提到了在视口间共享shadow map的优化，以及对代码的重构。重构中的一个小发现造就了在不增加存储占用的情况下，就能支持透明物体的渲染。 透明物体和Deep G-Buffer 在透明的烦恼一文中，为了用纯Deferred的框架解决透明物体渲染的问题，KlayGE引入了Deep G-Buffer的方法。对不透明物体、透明物体的背面、透明物体的正面分为三个G-Buffer layer，分别有一条Deferred流水线，最终通过alpha把三层blend成最终结果。这种方法虽然能简单有效地解决问题，并避免繁琐的forward流水线，但需要三倍的存储和带宽。而且如果depth peeling的层数增加，开销还会进一步加大。最近出现的几种OIT方法，都不兼容于deferred。所以如果不用forward，就得 ...

上一篇讲到了把GI系统从Deferred Rendering框架中分离出来，以降低耦合度。本篇会涉及到一个共享shadow map、提高性能的改进。 多视口的改进 多视口的特性是KlayGE 4.2引入的。Deferred rendering layer支持通过多个视口生成多个渲染结果，可以用于分屏、反射、缩略图等情景。原先每个视口都是完全独立渲染的，互相不共享任何东西。实际上spot light和point light的shadow map是view independent的，不会因为视点不同而改变，就应该在视口间共享。 于是开发团队成员李渊完成了这个任务，把shadow map的生成提前到所有视口的G-Buffer之前。也就是说，原先的流水线是： for each view port: generate g-buffer. for each shado ...

从KlayGE 4.0确定了Deferred Rendering的框架以来，每个版本都有一些小改进。在正在开发的4.3里，多个改进经过这几个版本的融会贯通，产生了一些新的变化。这里做个系列总结一下。 GI和Deferred的分离 最早提到这个问题的是团队成员陈顺斌。他在去年就提出Deferred rendering layer太过复杂，应该把相对独立的GI拆出去。当时我的想法是，Deferred和MRSIL GI（Multiresolution splatting for indirect lighting）在逻辑上关联甚大，应该是一体的。后来实现了SSGI，也放在Deferred框架内，复杂度进一步增加。Deferred也成了个带有多种GI方法的怪物，各个组件之间的耦合度很高。 在分析了MRSIL、SSGI以及未来可能支持的SVO等多种GI方法之后 ...

上一篇提到了PSSM的方法，及其它的两个缺点。I3D2011上的Sample Distribution Shadow Maps可以用很低的代价同时解决掉那些缺点，在最大程度上优化shadow map上sample的分布。 SDSM PSSM的那两个缺点实际上都来自于同一个根源：光锥区域是根据视锥的大小，而不是可见pixel的范围来调整。这里所说的pixel范围涉及到两个方面。第一是pixel在view space的深度范围，这会影响区域的划分。另一个是pixel投影到light space的坐标范围，这影响到scale和bias的计算。很显然最佳情况是，shadow map的sample分布在所有可见pixel上，其他地方不浪费。而这两个方面都可以很简单地通过场景的depth texture得到。 原论文提到了多种sample distribution ...

大家一定很熟悉大场景的阴影渲染容易出现的锯齿问题，我这里就不废话了。这个问题常用的解决方式是Cascaded Shadow Map（CSM），用一系列同样大小的shadow map，每个管视锥的一个范围。现在大部分引擎也都支持CSM，各种资料也很齐全，所以我这里不详细阐述原理了。想了解细节的可以看原论文，或者GPU Gems 3的文章。 CSM还是PSSM 一个常见的疑问是为什么有的叫它CSM，有的叫他PSSM（Parallel-Split Shadow Map）。实际上原论文是把它叫做PSSM，工业界实现的时候选择了个更广泛的名字CSM。从名字本身来说，只要是一系列层级关系的shadow map，就能叫CSM，而只有平行切分视锥的才叫做PSSM。换句话说，CSM是个种类，PSSM是具体方法。 PSSM ...

去年4月，Forward+刚出来的时候，我写过一篇介绍的文章。很遗憾的是，原来的paper只比较了Forward+和传统Deferred，甚至是个没怎么好好优化的Deferred。对于Tiled Deferred（TD）的比较，一直都没见到详细的。今年GDC上，终于看到了一个对Forward+和Tiled Deferred的全面性能对比，包括不同光源数，不同render target（RT）个数和是否MSAA。 别的不说，直接看结论阶段。 算法分析 首先是对Forward+和Tiled Deferred的算法分析，列出可能影响性能的地方。     RT数量对比 G-Buffer包含了多少个render target，也就是用多少带宽，对性能应系那个很大。第一轮是关闭MSAA，三角形数量较多（1.25M个），Forward+和RT数 ...

经过前两次实验，大部分C++11里有的boost组件都被替换成了C++11中相应的。剩下的还有random库和bind/function/mem_fn/ref/smart_ptr这一组。看来，到了不得不改代码的时候了。 random 在第一次实验里提到过，random虽然在boost和C++11都有，但接口不相同，所以原先我用Boost.Random实现的代码，无法直接替换成C++11的。翻了一遍boost文档，发现现在的boost其实有实现了一套名字和C++11相同的组件，于是我重写了所有用到random的地方，用和C++11兼容的代码，就解决了这个问题。好在random用得不多，改几个地方就都好了。 bind/function/mem_fn/ref/smart_ptr 这几个组件相互依赖，要么全换，要么不换。再加上牵扯面非常广，修改起来几乎都 ...