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Deferred Rendering(三)反锯齿和半透明问题

Deferred 框架下的AA

前面说过Deferred 框架下无法使用硬件AA,这句话不严谨:

  • Deferred Shading在G-Buffer之后,物体几何信息全被抛弃了,导致后续每个像素都独立计算,所以不能使用硬件AA;
  • 但是:Deferred Lighting,在Shading Pass阶段,物体会被再次渲染一遍,此时打开硬件MSAA,肯定是能用的(尽管光照部分取自lighting Pass阶段得到的texture,没能享受到AA,但对最终结果影响很小)。

所以,总结来看,Deferred Lighting能用硬件AA,而Deferred Shading不能使用!

即便如此,由于硬件AA处理的是primitive的边界,而非真正的“物体边缘”,所以对时间和空间的冲击那是相当巨大。

这一问题在deferred框架下尤其明显,所以各种基于post process的AA方法应声而出!

目前主要的各类Post process AA:
  • GPU Gems2 “Deferred Shading in S.T.A.L.K.E.R.” 一章介绍了 Edge AA
    • 对每像素做边缘检测,得到一权重值,最终根据权重值和阀值做比较,提取出“物体边缘”
    • 对“物体边缘”,根据其权重值,与周围像素融合,得到AA效果
    • 缺点:“阀值”和分辨率相关
  • GPU Gems3 “Deferred Shading in Tabula Rasa” 一章介绍了由NCSoft改进的Edge AA
    • 改进边缘提取算法,使其“阀值”和分辨率无关
  • AMD 的 Directionally Adaptive Edge AA
  • MLAA
    • Intel 的 CPU MLAA
    • GPU MLAA
    • Jimenez‘s MLAA
  • DLAA
  • Humus 的GPAA
  • NVidia的FXAA

其中,FXAA效果不错,时空效能也不错,自面世以来一直比较受宠,可重点关注一下!

处理半透明物体
  • RGame现在在用的,也是最常见的做法:
    • 在defferred Rendering之后专门再开一条forward Rendering 管线专门来绘制半透明物体
    • 虽然不利于扩展维护,但是简单、粗暴、有效;
    • 值得注意的是,万一场景中半透明物体很多,且需要接受光照影响,那不能通过Deferred Rendering处理的物体就多了,此时这种方法不可取。
  • KlayGE 4.0开源引擎中提出的方法:
    • 首先得到不透明物体的G-Buffer,正常流程经过Lighting Pass 和 Shading Pass绘制不透明物体
    • cull mode设置为front(根据坐标系的不同为CW或CCW),得到半透明物体的背面的G-Buffer(中间需clip掉比不透明物体更远的pixel),然后经过Lighting Pass + Shading Pass + Alpha Blend得到最终结果
    • cull mode设置为back,与上面过程一样,绘制半透明物体的正面并Alpha Blend得到最终结果 -- 缺点也很明显:3倍的内存、带宽消耗,目前使用价值不大
  • 对光照计算结果的正确性做妥协。
    • G-Buffer的引入实际上是只保留了屏幕上同一块区域的一个片元的几何信息;
    • 对于多个片元重合的情况,如果都是不透明物体,那没问题;如果有半透物体, 那么只有在透明度达到一定阀值时,才写入G-Buffer
    • Deferred Lighting的优势凸显:毕竟要在shading pass阶段再渲染一遍物体,那么渲染半透明物体时,关闭Z-Test,按照正常流程去Shading, 之后做alpha blend融合就好;不正确的只是光照结果部分。
    • 据说,QQ飞车就是这样做得,透明度阀值取75%,不仔细看发觉不出问题
    • 当然,这种方法不适用于Deferred Shading
    • 补充:注意大前提“半透明物体需要受光照影响”;否则不如直接进入foward Rendering管道