KlayGE游戏引擎

上一篇重现了UE4的环境BRDF渲染框架。本篇会把GGX换成更常见的Blinn-Phong BRDF。在这个过程中，整个框架仍然保持不变，从importance sampling得到的ground truth开始，逐步推出用prefiltered环境光和预计算的LUT完成基于物理的环境光渲染。只是把BRDF换掉。 采样的细节 上一篇我只是简略地说了ground truth来自于采样1024次，但并没有给出如何计算采样点。这里会有具体的做法。 生成2D空间的随机点$\xi_{\theta}$和$\xi_{\phi}$ 根据BRDF的概率密度函数pdf，从$\xi_{\theta}$和$\xi_{\phi}$计算importance sampling需要的球面坐标系$s_{\theta}$和$s_{\phi}$ 把球面坐标系的$s_{\theta}$和$s_{\phi}$转换成直角坐标系的halfway -re ...

本系列源自于对Real Shading in Unreal Engine 4和Getting More Physical in Call of Duty: Black Ops II的理解。打算按照以前游戏中基于物理的渲染的思路，介绍一下如何在游戏这样的实时应用中使用基于物理的环境光。 回顾 在游戏中基于物理的渲染中列出了渲染方程的简化版，这是整个基于物理的体系的源头。 $L_0(\mathbf{v})=\int_{\Omega} \rho(\mathbf{l},\mathbf{v}) \otimes {L}_{i}(\mathbf{l}) (\mathbf{n} \cdot \mathbf{l}) d \omega_{i}$ 其中，根据microfacet理论，BRDF可以表达成： $\rho(\mathbf{l}, \mathbf{v})=\frac{F(\mathbf{l},\mathbf{h})G(\mathbf{l},\mathbf{v},\mathbf{h})D(\mathbf{h})}{4(\mathbf{n} \cdot \mathb ...

KlayGE 4.5刚刚发布，KlayGE 4.6就进入了开发阶段。这里公开一下我对KlayGE 4.6的一些规划。和以前一样，欢迎有兴趣、有时间加入KlayGE 4.6开发阵营的朋友们继续参加。 KlayGE 4.6将会支持更复杂的场景，以及更好的移动平台支持。另外，从4.6开始，发布的Windows二进制文件将采用x64，并且不在采用v120_xp等支持WinXP的toolset。如果需要x86版或支持XP的版本，请自行从源代码编译出来。 时间线 这里列出几个重要的时间点，以供进度参考。 2014年11月31日，feature complete：所有功能都已经完成，没完成的推迟到下一个版本。 2014年12月15日，code complete：完成所有代码，除非特殊情况，否则不能在改变接口。 2014年12月31 ...

在2010年字体生成工具经历了一次提速，通过只填充边缘、SSE2、Danielsson distance transform后，速度已经较快，而且很难再提升了。前不久一个朋友周赫发现了一篇paper Anti-aliased Euclidean distance transform[1]。该文提供了一个新的生成距离场的算法，只需要较小的灰度图，就能估算出叫高精度的距离场，该算法已经用于freetype-gl。这给KlayGE的字体生成工具提供了一个再次大幅度提速的机会，所以在KlayGE 4.5中，我尝试实现了这个算法。 原算法回顾 原算法的完整描述可以在这里找到。总的来说，可以把距离场的生成概括成这几个步骤。 通过freetype生成光栅化的4096x4096的灰度图，转成二值位图。 轮廓提取，得到4096x4096的轮 ...

上一篇讲了低端硬件上如何运行deferred框架。本文是这系列的最后一篇，将会介绍KlayGE 4.5中对虚拟现实设备Oculus Rift的支持。 Oculus Rift是Oculus VR公司推出的虚拟现实头盔。它几乎是市面上同等设备中价格最便宜同时效果最好的一款VR头盔。在硬件上，它分为输入和输出两个系统。输入系统是个9轴sensor（陀螺仪、罗盘、加速度计），采样率高达1000Hz。能精确提供头盔的朝向。第二代设备甚至能提供局部移动信息。输出系统是一个7寸的屏幕，因为和眼睛的距离很近，可以覆盖整个视域。 Oculus同时还提供了个Oculus SDK，可以通过它得到sensor的输入，和输出的参数。但渲染之后的后处理等，需要程序自己处理。 输入系统 KlayGE中 ...

[zh] 又到了KlayGE的发布周期。今天，KlayGE 4.5正式发布了！这个版本除了KlayGE传统上在图形方面的发展之外，在工程方面和移动平台上也有较大的改进。这个趋势还会持续下去。在这个版本的开发中，多个大的组件是由团队成员完成的，同时也有很多朋友提供了宝贵意见和bug报告，在此表示感谢。KlayGE 4.5的主要更新如下： 新子项目 DXBC2GLSL。组员林胜华完成的一个库和工具，可以把D3D compiler生成的字节码转换成OpenGL 2.0-4.4和OpenGL ES 2.0-3.1的GLSL。 引擎方面的改进 G-Buffer中更好的normal表达。 Compute shader的TBDR实现。把4.4中基于PS的light indexed deferred进一步发展成compute shader的实现，一次处理1024 ...

上一篇探讨了G-Buffer里如何紧凑并高质量地存储normal。长期以来，deferred一直被认为只能用于高端显卡，低端卡由于功能和带宽的限制，不适合使用deferred。虽然现今移动设备大行其道，但所有移动设备和桌面相比，都只能算低端。所以OpenGL ES上也一直都被forward渲染占领。一个引擎维护两套流水线是非常麻烦的事情，尤其对于KlayGE这样的开源轻量引擎。所以，如果能在低端设备上也能用同一条deferred流水线，能给维护和扩展提供巨大的方便。 经过一定的改进，deferred流水线已经可以在中上等级的OpenGL ES 2设备和D3D11 feature level 9.3设备上跑了。这样的硬件涵盖了NV GeforceFX 6000以上（2004年）、ATI Radeon X1000以上（2005年） ...

上一篇讲了基于CS的TBDR，目前KlayGE中一共有三条deferred的code path，传统的DR，基于PS的TBDR和基于CS的TBDR。但不论是什么样的deferred，都不可避免需要在G-Buffer上存normal。对G-Buffer优化的重要议题之一也是如何尽量紧凑地存储normal。 原先的做法 在KlayGE 4.0之前，G-Buffer是2张64bpp的纹理，normal用spheremap transform的方式存在2个fp16的通道里，共32bit。这样的G-Buffer占用空间相当大。在4.0的时候，G-Buffer改成了2张32bpp的纹理，normal用best fit的方法存在3个8bit通道里，共24bit。Best fit的有效位数是23bit，两个fp16的总有效位数是22bit，所以这么做反而有助于质量提升。 Normal压缩 Normal的压缩其实应该分为两 ...

KlayGE 4.4中的Tile-based Deferred Rendering（TBDR）是个基于pixel shader的算法，每个batch最多32个光源。这个方法适合于不支持compute shader的设备。因为在compute shader里，可以利用group memory把更多光源打包到同一个batch里，进一步提高效率并减少带宽。 改进的算法 CS可以通过group memory在thread之间共享数据，只要利用得好这部分，就能极大提升性能。在TBDR中，group memory主要用在两部分。第一部分是tiling阶段，用的是常见的reduce方法。先让所有thread读满32x32个depth，reduce得到1x1，再写入目标纹理。 第二部分是shading阶段。每个group会对所有光源做一次求交测试，把有效的光源写入group memory。接着在同一个sh ...

上个月底，我第一次尝试用Clang来编译KlayGE，遇到了很多麻烦，而且最终卡在了mangling的bug上。昨天更新了svn上的LLVM和Clang，惊奇地发现那个bug已经被修正了。这么一来，编译dll不再是问题，可以生成正确的binary。 新麻烦1 自己编译出clang 3.5.0的svn版之后，再次试图编译boost。原先boost并不支持Windows版的clang，所以我改了tools下的工具链，加入了clang-win.jam。结果说不认识-mthreads。去掉这个编译选项之后，编译链接通过，能生成boost的dll。但是文件名不对。首先是MinGW的情况下，首选的dll名应该以lib起头。其次，生成的文件名都是boost_*-35-mt-1_55.dll这样的形式，缺了toolset名，正确的应该是libboost_*-clang35-mt-1_ ...