KlayGE游戏引擎

上一篇讲了TBDR的实现，本篇继续讲解deferred rendering层的一些重要改进。 切换到ESM 原先deferred系统用的是VSM，现在切换到开销更小的ESM。具体参见我之前的一篇文章。用ESM之后只需要一个通道，空间占用减少，性能也有所提升。下个版本会进一步改成支持打包到RGBA8的纹理，让不支持浮点纹理的硬件也可以使用ESM。 Multi-resolution层 KlayGE很早就引入了multi-resolution的概念，用来加速SIL的GI。但原先的MR、SIL和Deferred绑在了一起。从上一版开始，MRSIL从Deferred独立出来之后，这个版本继续改进，把MR和SIL也分开了。现在MR可以用于其他地方，比如SSGI。原本SSVO也打算上MR，但后来来不及改了。 这个分离的思路是，MR层负责 ...

2006年以来， KlayGE一直都是用Variance Shadow Map（VSM）来表达阴影。VSM只比标准shadow map（SSM）增加了几行代码，但却能通过插值，极大减少边缘的锯齿，甚至模拟软阴影的效果。VSM的缺点是，需要抓用两个32F的通道。这么一来，带宽消耗大得多了，并且没办法通过编码到RGBA8的技巧在不支持浮点纹理的设备上使用。另外，VSM的light leak也是很讨厌的毛病，需要仔细调参数才能减轻。 Exponential Shadow Map 实际上在VSM出来不久之后的2008年，就有了Exponential Shadow Map（ESM）的方法。和VSM类似，ESM也是通过巧妙的方法使线性插值成为可能，从而完成各种blur。比较一下SSM、VSM和ESM的生成和使用，就能看出来ESM在代码上比VSM简单， ...

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 ...

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 ...