Отложенное затенение

Ведущий раздел этой статьи может неадекватно резюмировать ее содержание . Чтобы соответствовать рекомендациям Википедии по разделу лидов , рассмотрите возможность изменения лида, чтобы обеспечить доступный обзор ключевых моментов статьи таким образом, чтобы он мог стоять сам по себе как краткая версия статьи. ( Июль 2013 г. )

G-буфер диффузного цвета

Z-буфер

Поверхностный нормальный G-буфер

Окончательный композитинг (для расчета теней, показанных на этом изображении, вместе с отложенным затенением необходимо использовать другие методы, такие как отображение теней , теневые щупы или теневой объем ). ^[1]

В области 3D компьютерной графики , отложенные затенения являются экранным пространством затенения метод , который выполняется на втором рендеринге прохода, после того , как вершинные и пиксельные шейдеры оказаны. ^[2] Впервые он был предложен Майклом Дирингом в 1988 году. ^[3]

На первом проходе отложенного шейдера собираются только данные, необходимые для вычисления затенения. Позиции, нормали и материалы для каждой поверхности визуализируются в буфер геометрии ( G-буфер ) с использованием « визуализации в текстуру ». После этого пиксельный шейдер вычисляет прямое и непрямое освещение в каждом пикселе, используя информацию о буферах текстуры в пространстве экрана .

Направленную окклюзию экранного пространства ^[4] можно сделать частью конвейера отложенного затенения, чтобы придать направленность теням и взаимным отражениям.

Преимущества [ править ]

Основным преимуществом отложенного затенения является отделение геометрии сцены от освещения. Требуется только один проход геометрии, и каждый источник света рассчитывается только для тех пикселей, на которые он влияет. Это дает возможность визуализировать множество источников света в сцене без значительного снижения производительности. ^[5] У этого подхода есть и другие преимущества. Эти преимущества могут включать более простое управление сложными ресурсами освещения, простоту управления другими сложными ресурсами шейдера и упрощение программного конвейера рендеринга.

Недостатки [ править ]

Одним из ключевых недостатков отложенного рендеринга является неспособность обрабатывать прозрачность в рамках алгоритма, хотя эта проблема является общей для сцен с Z-буферизацией и, как правило, решается путем задержки и сортировки рендеринга прозрачных частей сцены. ^[6] Пилинг глубины можно использовать для достижения прозрачности, не зависящей от порядка при отложенном рендеринге, но за счет дополнительных пакетов и размера g-буфера. Современное оборудование, поддерживающее DirectX 10и позже, часто может выполнять пакетные операции достаточно быстро, чтобы поддерживать интерактивную частоту кадров. Когда желательна прозрачность, не зависящая от порядка (обычно для потребительских приложений), отложенное затенение не менее эффективно, чем прямое затенение с использованием той же техники.

Еще один серьезный недостаток - сложность использования нескольких материалов. Можно использовать много разных материалов, но для этого требуется, чтобы в G-буфере хранится больше данных, который и без того достаточно велик и занимает большую часть полосы пропускания памяти. ^[7]

Еще один недостаток заключается в том, что из-за отделения этапа освещения от геометрического этапа аппаратное сглаживание больше не дает правильных результатов, поскольку интерполированные подвыборки могут привести к бессмысленным атрибутам положения, нормали и касательной. Одним из обычных методов преодоления этого ограничения является использование обнаружения краев на конечном изображении с последующим применением размытия по краям ^[8], однако недавно были разработаны более продвинутые методы постобработки сглаживания краев, такие как MLAA ^{[9] [ 10]} (используется , среди прочего, в Killzone 3 и Dragon Age II ), FXAA ^[11] (используется в Crysis 2 ,FEAR 3 , Duke Nukem Forever ), SRAA , ^[12] DLAA ^[13] (используется в Star Wars: The Force Unleashed II ) и post MSAA (используется в Crysis 2 как решение сглаживания по умолчанию). Хотя это не метод сглаживания краев, временное сглаживание (используемое в Halo Reach и Unreal Engine ) также может помочь придать краям более гладкий вид. ^[14] DirectX 10 представил функции, позволяющие шейдерам получать доступ к отдельным семплам в целевых объектах рендеринга с множественной выборкой (и буферах глубины).в версии 10.1), предоставляя пользователям этого API доступ к аппаратному сглаживанию с отложенным затенением. Эти функции также позволяют им правильно применять сопоставление яркости HDR к краям со сглаживанием, где в более ранних версиях API любые преимущества сглаживания могли быть потеряны.

Отложенное освещение [ править ]

Фактическая точность этого раздела оспаривается . Соответствующее обсуждение можно найти в Talk: Deferred shading . Пожалуйста, помогите обеспечить надежный источник спорных заявлений . ( Август 2016 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Отложенное освещение (также известное как Light Pre-Pass) - это модификация отложенного затенения. ^{[15] В} этом методе используется три прохода вместо двух при отложенном затенении. При первом проходе по геометрии сцены только атрибуты, необходимые для вычисления попиксельного освещения ( освещенность) записываются в G-буфер. «Отложенный» проход экранного пространства затем выводит только данные о диффузном и зеркальном освещении, поэтому второй проход должен быть выполнен по сцене, чтобы считывать данные об освещении и выводить окончательное затенение для каждого пикселя. Очевидным преимуществом отложенного освещения является резкое уменьшение размера G-буфера. Очевидная цена - необходимость визуализировать геометрию сцены дважды, а не один раз. Дополнительная стоимость заключается в том, что отложенный проход в отложенном освещении должен выводить диффузную и зеркальную освещенность отдельно, тогда как отложенный проход в отложенном затенении должен выводить только одно комбинированное значение яркости.

За счет уменьшения размера G-буфера этот метод может частично преодолеть один серьезный недостаток отложенного затенения - множественность материалов. Еще одна проблема, которую можно решить, - это MSAA. Отложенное освещение можно использовать с MSAA на оборудовании DirectX 9. ^{[ необходима цитата ]}

Отложенное освещение в коммерческих играх [ править ]

Использование этой техники в видеоиграх расширилось из-за контроля, который она дает с точки зрения использования большого количества динамических источников света и уменьшения сложности требуемых инструкций шейдера. Вот несколько примеров игр с отложенным освещением:

Отложенное затенение в коммерческих играх [ править ]

По сравнению с отсроченным освещением, этот метод не очень популярен ^{[ править ]} в связи с высокими требованиями размера памяти и пропускной способностью, особенно на седьмых консолях поколения , где графический объем памяти и пропускная способность ограничены и часто узкие места.

Игровые движки с отложенным затенением или методами рендеринга [ править ]

История [ править ]

Идея отложенного затенения была первоначально представлена Майклом Дирингом и его коллегами в статье ^[3], опубликованной в 1988 году под названием «Процессор треугольников и нормальный векторный шейдер: система СБИС для высокопроизводительной графики» . Хотя в статье никогда не используется слово «отложенный», вводится ключевое понятие; каждый пиксель затеняется только один раз после разрешения глубины. Отложенное затенение в том виде, в каком мы его знаем сегодня, с использованием G-буферов, было представлено в статье Сайто и Такахаши в 1990 году ^[55], хотя они тоже не используют слово «отложенный». Первой видеоигрой с отложенным затенением была Shrek , игра для Xbox, выпущенная в 2001 году. ^[56]Примерно в 2004 году начали появляться реализации на обычном графическом оборудовании. ^[57] Позже этот метод приобрел популярность для таких приложений, как видеоигры , и наконец стал широко распространенным примерно с 2008 по 2010 год. ^[58]

Ссылки [ править ]