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