KlayGE游戏引擎

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 ...

上一篇介绍了Win7的touch和手势识别状态机。在Win8中，touch API虽然还存在，但新增了一个更方便使用的Pointer API，本篇会介绍一下它的使用。 Win8桌面的Pointer 和Win7的Touch相比，Win8的Pointer成熟得多了。它分为down、up、update等多个消息，甚至还有wheel消息。也就是说，相当于鼠标消息被完全移植过来了，并加入了触点ID。所以可以和容易地把原先处理鼠标消息的经验和代码都转移到WM_POINTER的系列消息来。在功能上还胜过Touch的一点在于，Pointer不光支持触摸屏，还支持鼠标、电子笔等多种设备，并可以返回之前n帧的历史坐标。目前KlayGE并没有用那些功能，仍是把几个基本的消息转到一个经过抽象平台无关的数据结构上。 需要注 ...

上一篇提到了，KlayGE的输入系统正在大改，将要加入触摸支持。本篇将会介绍Win7的touch，以及简单的手势识别。 Win7 Touch API 实际上Win7开始就支持了多触摸，只是UI和续航没跟上，使得Win7的平板体验一般。Win7的touch分为两个层面，第一个是底层的WM_TOUCH消息，应用程序收到的是触点坐标等；第二个是高层的WM_GESTURE消息，应用程序收到的就是已经经过识别的手势了。两者只能选择一个，不能两个都收到。默认的是WM_GESTURE，如果调用了RegisterTouchWindow，系统就会不再发送WM_GESTURE，而把底层的WM_TOUCH发给应用程序。WM_GESTURE虽然简单，但缺点很明显。它受限于支持的几种手势，没有办法添加自定义的。所以这里只打算介绍WM_TOUC ...

KlayGE的输入系统从2003年完成之后，几乎就没有大的修改。谁想到在10年后的今天，输入系统几乎完全重写了。 DirectInput的缺点 原先KlayGE的输入系统只有DirectInput一个插件，基本就是简单地把DirectInput包一层，实现对键盘、鼠标和手柄的支持。在核心层，获取了设备的输入之后，经过action mapping系统，把输入转化成具体动作传给应用程序。这套系统就这么工作了很久，直到这两年触摸输入设备软硬件的发展，只支持传统输入就显得限制很大了。 即便是在键盘、鼠标上，DirectInput也不像它的名字那样direct了。根据Taking Advantage of High-Definition Mouse Movement，在系统内部，DirectInput会建立一个独立线程，读取WM_INPUT，所 ...

一年半之前，在开发KlayGE 4.0的时候，郭鹏就已经设计了一个资源载入系统，可以解决异步载入和重复载入的问题。但我只是实现了一个很粗略的异步载入。随着场景复杂度的需求越来越高，一个完善的资源载入系统也就成为必需。顺着之前的设计思路，我最近终于完成了实现。 目标 KlayGE的资源载入系统有几个设计要求： 至少支持Texture、Model、Effect、Font和Post Processor这五种资源，并能快速扩展支持新的资源。 可以选择同步或异步载入。 不重复载入资源，以减少浪费。 自动化管理，不需要手动指定资源ID，尽量不需要显式删除。 资源不需要单根继承。 异步无阻塞载入。 之前的ResLoader能支持2，4和5，部分支持1，并以很 ...

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 ...

Normal map已经在实时应用中被广泛使用了，但长期以来一直有个缺陷：无法很好地做mipmap。所以在一定的视角和距离下，会出现明显的aliasing现象。在非实时渲染中，因为sampling rate很高，对于一个pixel，积分发生在计算完shading之后，也就是 [latex]spec = \sum {\left (\frac {N_{i} \cdot H}{|N_{i}|} \right )^\alpha}[/latex] 而实时渲染的sampling rate极其有限，一般只有1，积分是在建立mipmap的时候对normal做的，shading用的是积分后的normal： [latex]spec = \left (\frac {(\sum {N_{i}}) \cdot H}{|\sum {N_{i}}|} \right )^\alpha[/latex] 很显然这两个不等价，造成了aliasing。 LEAN Mapping I3D 2010的LEAN Mapping ...

上次实现的是Per-pixel Linked Lists方法，能做到高效地在单pass内剥离多层物体，但内存消耗不可控，而且性能和每个pixel的fragment list长度很有关系。HPG 2011上intel有个改进的方法，称为Adaptive Transparency（AT），号称能在可控的内存内做到稳定的性能和高质量的OIT。于是我打算实现一下这个方法。 方法描述 AT首先从alpha blending的方程本身下手。Alpha blending需要一个迭代的过程： [latex]C_{n} = \alpha_{n} C_{n}+(1-\alpha_{n}) C_{n-1}[/latex] 透明渲染需要按照顺序，也就是因为这个迭代所致。AT引入了一个可见性函数 [latex]vis(z) = \prod_{0<z_{i}<z}(1-\alpha_{i})[/latex] 于是alpha blending方程就能重构 ...

2009年AMD在发布HD 5800的时候也发布了一个Order Independent Transparency（OIT）的demo，但只有介绍，没有多少可以参考的东西。GDC 2010上的OIT and GI using DX11 linked lists才给出了比较完整的算法细节。虽说这几年也有不少新的OIT算法出现，但作为具有标杆意义的OIT算法，Per-Pixel Linked Lists还是值得实现到KlayGE的开发版本中，以做对比。 算法 顾名思义，Per-Pixel Linked Lists的意思就是每个pixel上一个链表，存放属于该pixel的所有fragment。这种不均匀的数据结构对GPU来说是很要命的。 在Per-Pixel Linked Lists中，链表需要两个额外的buffer，一个称为fragments buffer，需要是屏幕尺寸的N倍，负责存放所有的fragment ...