Unity5 的新旧延迟渲染Deferred Lighting Rendering Path

unity5 的render path ，比4的区别就是使用的新的deferred rendering，之前的4的deferred rendering（其实是light prepass）也被保留了下来。

Legacy Deferred Lighting Rendering Path（light prepass）

老旧的Deferred Rendering Path，使用了light prepass渲染。因为它是老旧的（unity5之前的Deferred Lighting，但是unity5还留着它使用），所以不支持一些新的渲染特性，比如unity5的新pbr shader standard shader，还有新的reflection probes。可以换成新的Deferred Lighting。

好处就是没有对光源个数限制，因为它把所有光照计算所需要的数据都渲染到了render target中。所有的光照都是逐像素计算，可以与法线贴图正确交互。所有的光都有cookies和阴影。因为它是逐像素计算光照，所以不像顶点着色多边形明显，不真实。逐顶点光照，就是在vetext shader中计算光照颜色，每个顶点计算一次光照，再进行插值。逐像素计算光照就是每个像素都计算光照，在fragement shader中计算。
light prepass渲染中的开销与光找到的像素数量呈正相关，与场景复杂度无关，与光的体积范围相关，与被照亮的物体个数无关。所以，使光的体积变小可以提升性能。
light prepass渲染不支持抗锯齿，也无法处理半透明物体，半透明物体如图所示将会用forward rendering处理，网格物体也不能接受阴影，只能用四个camera culling masks，（官方文档解释： You can only use up to four culling masks. That is, your culling layer mask must at least contain all layers minus four arbitrary layers, so 28 of the 32 layers must be set. Otherwise you will get graphical artefacts.）
使用它必须定义Shader Model 3.0以上，支持Depth render textures和two-sided stencil buffers。2004年后的大部分的pc都支持light prepass
light prepass的消耗全部来自光照射到物体需要渲染的像素个数，完全不取决于场景复杂度，所以小的点光源，和spot光，或者光照被遮挡，都是消耗很少的（优化可以从此处下手）。为了产生阴影也要渲染几次，所以阴影也有部分开销。


light prepass在unity中需要3个pass
1.    Base Pass:首先计算屏幕空间缓冲信息：depth， normal，和specular power
2.    Lighting pass: 使用上面的缓冲信息在其他的缓冲区计算光照
3.    Final pass: 物体再次渲染，获取上面计算的光照和贴图再加上环境光/自发光等等混合在一起。
过程如下图所示，
 
如果物体的shader不能用light prepass处理，则会用forward rendering处理。

Base Pass
在这个pass中先渲染一遍物体，把view space的 normal和 specular power存在一张 ARGB32 Render Texture中，normal使用agb通道，specular使用a通道。
Base Pass的结果就是把场景信息和一张 Render Texture填充在z buffer中。
Lighting Pass
Lighting Pass就是通过depth，normal和specular power计算光照。光照在screen space进行计算，所以消耗与需要计算的时间不取决于场景复杂程度。光照缓冲信息存在一张 ARGB32 Render Texture中，它包括漫反射光照在rgb通道，高光强度在a通道。光照值用 logarithmic encode可以有更好的动态范围。当camera 的HDR选项被选择，光照缓冲信息使用ARGBHalf 格式，不使用 logarithmic encode。
final pass
所有物体再一次全部渲染，获取光照并与贴图和环境光混合计算。Lightmaps也在final pass
中使用。相机离得近的地方进行实时光照，只烘焙 indirect lighting。相机离得远的地方，光全部烘焙。

Deferred Lighting Rendering Path

unity5新的deferred rendering。
最大的好处就是不限制光源数量。所有的光照都是逐像素计算，可以与法线贴图正确交互。所有的光都有cookies和阴影。
使用G-Buffer 的前提是这些数据可以一次性写入多个render target, 即Multiple-Render-Target (MRT).
deferred rendering中的开销与光找到的像素数量呈正相关，与场景复杂度无关，与光的体积范围相关，与被照亮的物体个数无关。所以，使光的体积变小可以提升性能。

deferred rendering不支持抗锯齿，也无法处理半透明物体，半透明物体如图所示将会用forward rendering处理，网格物体也不能接受阴影，只能用四个。

延迟渲染不能渲染半透明的原因gpu pro2给出了解释：

 In particular, deferred rendering solutions have difficulty representing transparent materials, because information regarding surfaces seen through the material would be discarded. 是因为被discard掉了。

使用它需要一个支持Multiple Render Targets (MRT)的显卡，必须定义Shader Model 3.0以上，支持Depth render textures和two-sided stencil buffers。2005年后的大部分的pc都支持deferred rendering。
deferred rendering的消耗全部来自光照射到物体需要渲染的像素个数，完全不取决于场景复杂度，所以小的点光源，和spot光，或者光照被遮挡，都是消耗很少的（优化可以从此处下手）。为了产生阴影也要渲染几次，所以阴影也有部分开销。

在deferred rendering中经过两个pass
1.    G-buffer pass:所有物体先渲染一遍，计算出diffuse color，specular color ， smoothness， world space normal，emission和depth，存在screen space 缓冲信息中。
2.    Lighting pass:增加光照到前面的emission缓冲信息中。
基本如下图所示（unity 在G-buffer中生成的信息比图中要多具体看1）
 
如果物体的shader不能用light prepass处理，则会用forward rendering处理。


默认 g-buffer布局，4个render targetRT0,RT1,RT2,RT3：
RT0, ARGB32 格式: Diffuse color (RGB), 不使用(A).
RT1, ARGB32格式: Specular color (RGB), roughness (A).
RT2, ARGB2101010格式: World space normal (RGB), 不使用(A).
RT3, ARGB32 (non-HDR) 或 ARGBHalf (HDR) 格式: Emission + lighting + lightmaps + reflection probes buffer.
Depth+Stencil buffer.
ARGB32：每个通道8位整型
ARGBHalf ：每个通道16位浮点型（所以在相机HDR模式使用这种格式储存光照可以获得更大动态范围，光照细节更细致。但是有些图形卡不支持浮点型的render texture，使用需注意，可以用使用SystemInfo.SupportsRenderTextureFormat检查）

所以g-buffer中在无HDR情况下是160bits/像素，有HDR情况下是192/像素。

G-Buffer Pass
每个物体都渲染一次，Diffuse， specular， surface smoothness, world space normal, 和emission+ambient+reflections+lightmaps 被渲染进 g-buffer贴图。g-buffer贴图作为材质的全局参数可以被使用（名字叫CameraGBufferTexture0 .. CameraGBufferTexture3）
Light Pass
在Light Pass中通过g-buffer和depth计算光照，在screen space中计算，所以消耗与需要计算的时间不取决于场景复杂程度。光照信息存储在emission缓冲中。

参考：http://docs.unity3d.com/Manual/RenderTech-DeferredShading.html

http://blog.csdn.net/xoyojank/article/details/4460953

   

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