KlayGE游戏引擎

最近这几个版本经常出现一些比较大的改进，需要跨多个版本才能实现。所以一直没写改进的文章。现在4.14很快就要发布了，逼自己把渲染部分的重要变化总结一下吧。 Cluster shading成为默认渲染框架 在4.11里，曾经有个实验性质的cluster shading。那时候性能还不如tile based shading，所以也就默认关闭。在4.12中，cluster shading经过了一系列的优化，终于在性能上赶上来了。所以也就能取代tile based shading，成为默认的渲染框架。 对Cluster shading的优化主要集中在cluster如何划分上。经过对不同参数组合的尝试，找到最佳的一组。不过本来的想法是用pixel shader实现shading的部分，而不是compute shader。那样的话就能让不支持compute ...

上一篇总结了VDM、动画导入、双面材质、矢量纹理这几个新功能，本篇将概括地讲一下抗锯齿和渲染框架上的改进 SMAA 原先KlayGE里一直用的FXAA。而FXAA虽然非常快，但有个很大的问题就是会让画面整体变得模糊。而后来出现的SMAA则可以解决这个问题。这里参考的是http://iryoku.com/smaa/。 SMAA和FXAA都是MLAA的一个GPU算法，SMAA注重的是把原算法搬到GPU，FXAA注重的是把原算法的思想简化后在GPU上做的尽量快。所以两者的基本算法还是差不多的，都是通过一个像素和周围像素的信息，恢复出局部几何，确定如何AA。但SMAA的搜索更为彻底，所以不是遇到边就模糊了事。这里可以看一组对比。 这是FXAA的结果。线条不连续，模糊。 这 ...

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 ...

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 ...

现代3D游戏经常会需要用到decal，子弹孔、脚印……传统的decal渲染从Quake 2时代开始就没怎么变过，通过画一个紧贴着物体的四边形来实现。问题一直很多，比如光照的不一致，z-fighting造成的闪烁，渲染状态的来回切换，等等。那么到了deferred框架中，这种情况会有所好转吗？ 有趣的是，deferred框架内实现decal不但非常容易：100行之内的代码量，不到20分钟就能完成，而且非常稳定，完全没有上述各种缺点。更有趣的是，deferred的decal被至少三组不同的人都提出过完全相同的算法，都在讨论会出现的相同问题，只是被分别叫成了不同的名字。现在看看这三组： Crytek的Jan Krassnigg在2010年于Game Engine Gems 1里的一篇文章A Deferred D ...

AMD在7900系列显卡发布的时候同时推出了Leo demo，并说明它不是用近年流行的Deferred框架渲染完成，而是用到了一种叫Forward+的框架。这个框架不需要Deferred的大带宽要求，却仍能实时渲染上千光源。EG2012上有篇新paper叫做Forward+: Bringing Deferred Lighting to the Next Level，讲述的就是这个方法。但目前作者还没有放出该论文的全文，这里我只能通过只言片语和AMD的文档来解析这个神奇的Forward+。 Tiled-based Deferred Shading 在进入正题之前，我们先回顾一下Intel在SIGGRAPH Courses 2010里提到的Tiled-based Deferred Shading。它的算法框架是： 生成G-Buffer，这一步和传统deferred shading一样。 把G-Buffer划分成许 ...

上一篇分析了KlayGE中实现实时全动态GI的方法，本篇是这个系列的完结篇，主要讲流水线的最后一段：Post process。 Post process 在KlayGE 4.0的Deferred Rendering中，post process主要有HDR、AA和color grading。下面将分别讲述它们的改进。 HDR 在KlayGE 3.12用了filmic tonemapping之后，HDR部分就几乎没有别的改变。这里唯一的变化是最终输出的float4，把亮度存在A通道上。这是为了后面FXAA的需要。 AA 在Deferred框架中，无法使用硬件AA曾经是个恼人的问题。随着这些年各种基于post process的AA方法大量出现，Deferred下AA的问题基本被解决了。 团队成员陈顺斌和郭鹏曾为KlayGE 3.12提供了FXAA。在新版本中，FXAA也升级到了最 ...

上一篇解决了透明物体的渲染问题；本文将挑战另一个实时渲染的神话，实时全局光照（GI）。 实时全动态GI 目前direct lighting在游戏中日趋成熟，比较前卫的游戏引擎已经不满足于diect lighting的效果了，逐渐开始尝试indirect lighting。早期的方法有通过离线渲染light map来实现静态场景、静态光源的GI。接着出现了PRT，可以处理静态场景、动态光源。CE3用了Light Propagation Volumes的方法，不需要预计算，可以产生动态场景、动态光源的diffuse GI。不过其速度和质量确实不敢恭维。难道就不能有全动态场景、全动态光源、diffuse和specular通吃的实时GI方法吗？有！Multiresolution splatting for indirect illumination（MRSII）前来救 ...