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‘디퍼드 렌더링(Deferred Rendering)’
한 개의 오브젝트에 동시 적용되는 라이트의 수가 3개 이하로 제한되는 ‘포워드 렌더링’과는 달리 100개 이상의 라이트를 적용시켜 동적으로 빛과 그림자의 변화를 처리하는 기술.
‘디퍼드 렌더링’은 정적으로 생성된 라이트맵을 사용하는 대신 실시간으로 음영을 처리해 낮과 밤 시간의 흐름에 따른 색과 그림자의 변화를 보다 적은 용량으로 처리 가능한 것이 특징.
2012년 이후 PC 및 콘솔 게임 제작에 본격 적용 되었으며, 모바일게임에서는 ‘대항해시대 오리진’에 최초로 해당 기술을 적용.
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포워드 랜더링, 디퍼드 랜더링. – 네이버 블로그 – NAVER
실시간으로 라이팅에 반응하는 쉐이더를 쓰는 게임은 기본적으로 디퍼드 랜더링을 쓰고 있다. 구현방식은 폴리곤을 픽셀화하여 포토샵의 레이어처럼 …
Source: m.blog.naver.com
Date Published: 11/27/2021
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[Eunbi’s Farm – DirectX11] 디퍼드 렌더링 – 은비로운 개발일기
씬을 2번 렌더링해야하지만 포워드 라이팅보다는 훨씬 낫다. *디퍼드 셰이딩은 디퍼드 라이팅과 비슷하지만 픽셀의 조명 및 셰이더 색상을 계산하기 위해 …
Source: agh2o.tistory.com
Date Published: 4/27/2022
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[PART2]포워드렌더링&디퍼드렌더링 – 하연’s 포트폴리오 블로그
1. 포워드 렌더링 :3D공간에 존재하는 폴리곤을 픽셀화->그픽실마다 쉐이딩&라이팅연산 (1)장점 1.저사양에서도 잘작동한다 2.pc는 안티앨리어스 처리 …
Source: hayeo-83.tistory.com
Date Published: 5/4/2022
View: 7320
디퍼드 셰이딩 렌더링 경로 – Unity 매뉴얼
이 페이지에서는 Unity 빌트인 렌더 파이프라인의 디퍼드 셰이딩 렌더링 경로에 대해 자세하게 설명합니다. 디퍼드 셰이딩의 기술 개요는 Wikipedia: 디퍼드 셰이딩을 …
Source: docs.unity3d.com
Date Published: 2/11/2022
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포워드, 디퍼드 렌더링 – 이상해C++
포워드 렌더링은 여러개의 리얼타임 라이팅을 다루는데 취약하다. 2. 디퍼드 렌더링. 많은 수 의 실시간 라이팅(동적 라이팅)을 비교적 좋은 성능으로 …
Source: strange-cpp.tistory.com
Date Published: 1/13/2021
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[DirectX11] DeferredRendering – Game Develop
디퍼드렌더링은 기존의 포워드렌더링의 라이트계산을 압도적으로 줄여놓은 라이팅 최적화기법이다. 포워드렌더링같은 경우 N*M의 라이트계산을 해야한다.
Source: maxlevel-trace.tistory.com
Date Published: 12/15/2021
View: 7721
[Ndc11 박민근] deferred shading – SlideShare
디퍼드렌더링
; 31. Deferred Shading
for each objectdo
G-buffer= lighting properties of object;
for each light do
framebuffer+= …
Source: www.slideshare.net
Date Published: 5/18/2022
View: 8456
디퍼드 렌더링 – Notion
A new tool for teams & indivuals that blends everyday work apps into one.
Source: www.notion.so
Date Published: 11/13/2022
View: 5380
레거시 디퍼드 렌더링 경로 – Unity 매뉴얼
이 페이지에서는 Unity 빌트인 렌더 파이프라인의 레거시 디퍼드(광원 프리패스) 렌더링 경로에 대해 자세하게 설명합니다. 디퍼드 조명의 기술 개요는 이 문서를 참조 …
Source: docs.unity.cn
Date Published: 11/29/2022
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주제에 대한 기사 평가 디퍼 드 렌더링
- Author: LINE GAMES
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- Date Published: 2020. 8. 31.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=dQdj3bCglT4
포워드 랜더링, 디퍼드 랜더링.
포워드 랜더링.
전통적인 랜더링 방식인 포워드 랜더링 방식은 3D 역사의 산증인이다. 많은 수많은 명작들이 포워드 랜더링 방식으로 만들어졌는데, 콘솔을 기준으로 PS2이전의 게임은 모두 포워드 랜더링 방식이라고 생각하면 된다. 구현방식은 3D공간에 존재하는 폴리곤을 픽셀화하여, 그 픽셀마다 쉐이딩과 라이팅 연산을 더하는 방식으로 묘사한다.
장점
비교적 저사양에서도 잘 작동하며 PC의 경우 안티앨리어스 처리를 하드웨어에서 지원받기 때문에 거의 완벽한 처리를 할수 있고, 반투명처리도 문제 없다.
오랫동안 애용되어온 랜더링 방식이기에 문제가 생겨도, 회피하거나 해결책이 만들어져 있는 경우가 많다.
해상도가 올라가도 요구하는 메모리가 디퍼드에 비해 적다.
단점
라이팅 연산이 느리고, 여러오브젝트로 복잡한 화면을 구성하거나 폴리곤이 많은 모델을 랜더링 걸기 불리한 방식이다.
그림자 처리가 어렵고, 화면 깊이값을 이용한 포스트 이펙트는 따로 처리를 해주어야 한다.
3D MMORPG로 대성공한 리니지2. 대표적인 포워드 랜더링 방식의 게임이다. 당시 게임에서는 특별한 라이팅 처리를 하는것이 어려웠기 때문에 당시 출시된 게임은 화면이 비슷해 보이는 특징이 있다.
디퍼드 랜더링
한화면에 수많은 라이팅 효과를 넣고 싶어 만든 랜더링 기법. 실시간으로 라이팅에 반응하는 쉐이더를 쓰는 게임은 기본적으로 디퍼드 랜더링을 쓰고 있다. 구현방식은 폴리곤을 픽셀화하여 포토샵의 레이어처럼 정보를 나누어 비디오 메모리에 저장한다. 여기에서 각종 쉐이더와 라이팅 효과를 거쳐 화면에 보여준다.
장점.
수많은 동적 라이팅을 실시간으로 보여줄수 있다. 그림자도 손쉽게 그려줄수 있다.
쉐이더를 간단하게 지원하고, 픽셀정보를 메모리에 저장하면서 생기는 여러가지 이점을 쓸수 있다. 예를 들면 화면의 깊이값을 이용해 특수효과 같은 것들.
수많은 오브젝트와 복잡한 모델링을 표현할때 유리하다.
단점.
뒤에 그려지는 오브젝트 정보가 비디오 메모리에서 소실되기 때문에 알파가 빠지는 오브젝트를 표현할수 없다.
요구하는 하드웨어 사양이 포워드 랜더링 방식보다 높고, 해상도가 올라갈수록 요구하는 비디오 메모리가 기하급수적으로 늘어난다.
안티앨리어스를 구현하기 까다롭다.
현실감 넘치거나 눈부신 화면을 연출할때 강력한 효과를 보여주는 디퍼드 랜더링. 현재는 위의 디퍼드 랜더링의 단점을 해결한 방식을 쓴다고 한다.
[Eunbi’s Farm – DirectX11] 디퍼드 렌더링
* 포워드 라이팅 :
각 Mesh에 대하여 각 광원에 관한 것을 모두 그려야 한다.
N개의 광원과 M개의 Mesh가 포함된 씬을 표현하기 위해서는 NxM번의 드로우 콜 이 필요하다.
이 호출수가 크기 때문에 FPS를 확보하면서 그릴 수 있는 Object 수에 한계가 있다.
> 해결책?
GPU가 다중 렌더링 타겟(MRT)을 보편적으로 지원함으로써 씬 렌더링과 광원 렌더링을 구분 하는 해결책이 제시되었다.
이 경우 드로우 호출이 M+N번으로 감소 한다.
이러한 접근 방식을 GBuffer라 한다. GBuffer는 씬의 각 점에 대한 정보를 갖는 최종 렌더링되는 픽셀 수와 같은 크기의 렌더타겟 이미지의 집합이며 기본적으로 씬의 각 픽셀에 대한 Depth, Normal정보를 가진다.
*디퍼드 라이팅 :
깊이와 노멀정보에 대한 GBuffer를 통해 씬을 렌더링하고 렌더타겟에 저장 후 색을 결합해 최종적으로 표현될 색상을 계산
씬을 2번 렌더링해야하지만 포워드 라이팅보다는 훨씬 낫다.
*디퍼드 셰이딩은 디퍼드 라이팅과 비슷하지만 픽셀의 조명 및 셰이더 색상을 계산하기 위해 GBuffer가 저장해야 하는 정보량이 늘어난다. 그리고 씬을 한번만 렌더링 하면 된다.
*디퍼드방식의 단점?
: GBuffer가 씬의 각 픽셀에 대해 ‘단일세트데이터’를 저장하기 때문에 디퍼드방식은 알파값을 적용할 수 없다. 즉 완전 불투명한 Object에 대해서만 적용이 가능하다.
하지만 반투명 엘리먼트에 대해서도 디퍼드 방식으로 렌더링 한 후 반투명 엘리먼트에 대해서만 포워드 렌더링을 추가로 적용하는 방법을 사용해서 적용 가능하다. (불투명->반투명 순서로 렌더링해도 문제없이 작동됨)
[ In My Project ]포워드 렌더링을 사용하는 경우 Depth값을 자주 바꾸지 않아야 효율적이기 때문에 z값이 가까운 것 부터 정렬을 하였다.
디퍼드를 사용하는 경우 알파엘리먼트의 출력을 위하여 오브젝트 정렬을 enum으로 [Alpha가 있는 오브젝트, UI, 일반 오브젝트]로 나눈 후 Alpha가 있는 엘리먼트와 UI는 먼 곳에 있는것부터 정렬하고, 일반 오브젝트는 가까운 곳부터 정렬하였다.
정렬 후 렌더링 순서는 [일반 엘리먼트, 알파가 있는 엘리먼트, UI]순으로 렌더링을 하면 알파가 있는 엘리먼트가 제대로 출력이 된다.
* GBuffer
: GBuffer구조는 결정에 따라 깊이, 베이스색상, 노멀, 전반사를 저장하기 때문에 매우 중요하다.
정규화 Normal은 XYZ컴포넌트 전체 범위를 값으로 사용하지 않고 정규화 된 소수값(0.xxxx)을 사용하므로 노멀 오차가 많다.
GBuffer에 깊이와 베이스는 간단하게 저장할 수 있다.
깊이나 스텐실은 D24S, 베이스색상은 A8R8G8B8렌더링 타겟을 통해 값을 8비트 픽셀텍스쳐로 샘플링해서 저장한다.
* GBuffer에서 노말값을 저장하려면 기교가 필요하다.
1. 간단한 방법: 렌더링 타겟의 세 채널 값이 아니라 [-1.1]을 [0,1]로 정규화시켜서 저장하는 것이다. 이 방법을 사용하면 노멀데이터를 채널당 1바이트로 줄일 수 있고, 인코딩 디코딩에 드는 연산이 가장 적지만 정확도가 낮다.
특히 전반사광을 계산할 때에는 ‘밴딩’이라는 비연속적인 색상변화가 나타난다.
[ In My Project ]>포트폴리오에서는 이 방법을 사용하여 *0.5 + 0.5 연산을 하였습니다.
2. KillZone게임에서의 방법
: 각 노멀의 XY컴포넌트를 뷰 공간에 저장한다. Z컴포넌트는 나머지 두 컴포넌트를 통해 계산한다.
장점은 채널당 메모리 크기가 크기 채문에 퀄리티가 좋다.
단점은 월드공간에서 조명을 계산할 경우 디코딩 연산의 양이 크게 증가한다. 또한 노멀디코딩을 항상 먼저 수행해야 하므로 인코딩된 노멀에 알파블렌딩을 적용할 수 없다.
3. 크라이텍의 크라이시스2에서의 방법
: 포물면 텍스처를 샘플링할 때 3D벡터를 2DUV로 변환하는 방식을 수행한다.
GBuffer를 패킹할 때는 노멀의 XY컴포넌트를 정규화시킨 후 Z컴포넌트를 곱해준다. 언패킹은 반대로 수행하면 된다.
이 방법을 사용하면 알파블렌딩도 적용할 수 있고, 퀄리티가 뛰어나며 월드공간에서 노멀 저장이 가능하다.
단점은 연산이 많다.
[ In My Project ]Terrain.fx
Pixel의 Output이 이제 GBuffer로 4개의 타겟을 만들어냅니다.
Target0 : Color(Albedo)
Target1 : Normal (위에 사용한 [0,1]정규화)
Target2 : Depth
Target3 : Shininess (Specular)
[ 화면에 출력된 결과 ]GBuffer(Albedo, Normal, Depth, Shininess]를 만들어 주고,
조명 누적버퍼(LightAccDiffuse)를 만들고 ,
조명버퍼와 GBuffer를 블렌딩 해 줍니다.
최종 합성된 버퍼를 화면에 출력해 줍니다.
정렬한 Element를 그려줍니다.
마지막으로 렌더타겟을 왼쪽상단에 출력하여 제대로 연산이 되고 있는지를 확인합니다.
[PART2]포워드렌더링&디퍼드렌더링
1. 포워드 렌더링
:3D공간에 존재하는 폴리곤을 픽셀화->그픽실마다 쉐이딩&라이팅연산
(1)장점
1.저사양에서도 잘작동한다
2.pc는 안티앨리어스 처리를 하드웨어에서 지원
->거의완벽한처리&반투명처리 문제x
(2)단점
1.라이팅 연산이 느림
2.복잡한 화면구성하거나 폴리곤이 많은 모델을 렌더링 걸기 불합리
3.그림자처리가 어려움
4.화면깊이값을 이용한 포스트 이펙트는 따로 처리해야함
사용하여 제작된 게임 : 리니지2
2.디퍼드 렌더링
: 한화면에 수많은 라이팅 효과를 넣기위한 렌더링 기법(실시간 반응 쉐이더)
(1) 구현방식
폴리곤픽셀화->정보를 나누에 비디오 메모리에 저장
->각종 쉐이터와 라이팅 효과를 거쳐 화면에 보여줌
(2)장점
1.다양한 동적 라이팅을 실시간으로 보여줄수 있음
2.그림자를 쉽게 그릴수 있다.
3.쉐이더를 간단하게 지원
4.픽셀정보를 메모리에 저장하면서 생기는 여러가지 이점을 사용가능
->화면의 깊이값을 이용한 특수효과
5.수많은 오브젝트와 복잡한 모델링을 표현할떄 유리
(3)단점
1.뒤에 그려지는 오브젝트 정보가 비디오 메모리에서 소실
->알파가 빠지는 오브젝트 표현x
2.요구하는 하드웨어 사양이 높다.
3.해상도가 올라갈수록 비디오 메모리가 기하급수적으로 늘어남
4.안티앨리어스를 구현하기 까다로움
*현실감 넘치거나 눈부신 화면을 연출할때 강력한 효과를 보여줌
*현재는 디퍼드 랜더링의 단점을 해결한 방식을 사용
포워드 렌더링 디퍼드 렌더링 개념 3D공간에 존재하는 폴리곤을 픽셀화
→ 그 픽실마다 쉐이딩&라이팅연산 한화면에 수많은 라이팅 효과를 넣기위한 렌더링 기법
( 실시간 반응 쉐이더 ) 장점 저사양 에서도 잘작동한다 다양한 동적 라이팅을 실시간으로 보여줄수 있음 pc는 안티앨리어스 처리를 하드웨어에서 지원
→ 거의완벽한처리& 반투명처리 문제x 그림자를 쉽게 그릴수 있다. 쉐이더를 간단하게 지원 픽셀정보를 메모리에 저장하면서 생기는 여러가지 이점을 사용가능
→ 화면의 깊이값을 이용한 특수효과 수많은 오브젝트와 복잡한 모델링을 표현할떄 유리 단점 라이팅 연산이 느림 뒤에 그려지는 오브젝트 정보가 비디오 메모리에서 소실
→알파가 빠지는 오브젝트 표현x 복잡한 화면구성하거나 폴리곤이 많은 모델을 렌더링 걸기 불합리 요구하는 하드웨어 사양이 높다. 그림자처리가 어려움 해상도가 올라갈수록 비디오 메모리 가 기하급수적으로 늘어남 화면깊이값을 이용한 포스트 이펙트는 따로 처리해야함
안티앨리어스 를 구현하기 까다로움
*안티에일리어싱
-> 타일이 수없이 반복되는것을 멀리서 쳐다 보는 경우 계단 현상이 생기는것을 방지
비등방성(Anisotropic)
개념 : 물체의 물리적 성질이 방향에 따라 다른 성질을 가지는것
선형&근접점 필터링->회전으로 인한 왜곡 무시
비등방성 -> 깔끔->사양을 많이 잡아먹음
사진출처
strange-cpp.tistory.com/64
디퍼드 셰이딩 렌더링 경로
Forward rendering path 레거시 디퍼드 렌더링 경로
디퍼드 셰이딩 렌더링 경로
이 페이지에서는 Unity 빌트인 렌더 파이프라인의 디퍼드 셰이딩 렌더링 경로에 대해 자세하게 설명합니다. 디퍼드 셰이딩의 기술 개요는 Wikipedia: 디퍼드 셰이딩을 참조하십시오.
개요
디퍼드 셰이딩을 사용하면 게임 오브젝트에 영향을 미칠 수 있는 광원의 수에 제한이 없습니다. 모든 광원이 픽셀별로 계산되므로 노멀 맵 등과 올바르게 상호작용합니다. 또한 모든 광원이 쿠키와 그림자를 가질 수 있습니다.
디퍼드 셰이딩은 조명 프로세싱 작업 부하가 광원으로부터 빛을 받는 픽셀의 수와 비례한다는 장점이 있습니다. 즉, 작업 부하가 씬에서 광원으로부터 빛을 받는 게임 오브젝트의 개수와 상관없이 광원의 체적 크기에 따라 결정됩니다. 따라서 광원을 적게 유지하면 성능을 개선할 수 있습니다. 또한 디퍼드 셰이딩은 동작이 매우 일정하고 예측하기 쉽습니다. 각 광원의 영향은 픽셀별로 계산되므로 큰 삼각형에서 작게 나눠지는 조명 연산이 발생하지 않습니다.
그러나 디퍼드 셰이딩은 안티앨리어싱을 제대로 지원하지 않고, 반투명 게임 오브젝트를 처리할 수 없다는 단점이 있습니다. 해당 오브젝트는 포워드 렌더링을 사용하여 렌더링해야 합니다. 또한 메시 렌더러의 Receive Shadow 플래그를 지원하지 않고, 컬링 마스크를 제한적으로만 지원하여 4개까지만 사용할 수 있습니다. 따라서 컬링 레이어 마스크에는 적어도 임의 레이어 4개를 제외한 모든 레이어가 포함되어야 하므로 32개 레이어 중 28개 레이어를 설정해야 합니다. 그렇지 않으면 그래픽 결함이 발생합니다.
요구 사항
MRT(Multiple Render Targets), Shader Model 3.0 이상, 뎁스 렌더 텍스처를 지원하는 그래픽 카드가 필요합니다. 2006년 후에 제조된 GeForce 8xxx, Radeon X2400, Intel G45 이상의 PC 그래픽 카드는 대부분 디퍼드 셰이딩을 지원합니다.
모바일 기기에서는 OpenGL ES 3.0 이상을 실행하는 모든 기기에서 지원됩니다.
Note: Deferred rendering isn’t supported when using Orthographic projection. If the Camera’s projection mode is set to Orthographic, the Camera falls back to Forward rendering.
Note: Deferred Rendering doesn’t support Single Pass Stereo Instancing in the Built-in Render Pipeline..
성능 고려 사항
The rendering overhead of real-time lights in deferred shading is proportional to the number of pixels illuminated by the light and not dependent on Scene complexity. So small Point Lights or Spot Lights are very cheap to render and if they are fully or partially occluded by Scene GameObjects then they are even cheaper.
물론 그림자를 드리우는 광원이라면 그림자를 드리우지 않는 광원보다 훨씬 더 많은 리소스가 사용됩니다. 디퍼드 셰이딩에서는 그림자를 드리우는 광원이 있을 때마다 그림자를 드리우는 게임 오브젝트를 한 번 이상 렌더링해야 합니다. 또한 조명 셰이더는 그림자를 적용해야 할 때에 그렇지 않을 때보다 렌더링 리소스를 훨씬 많이 사용합니다.
구현 세부 정보
디퍼드 셰이딩을 지원하지 않는 셰이더가 포함된 오브젝트는 디퍼드 셰어링이 완료된 후에 포워드 렌더링 경로를 사용하여 렌더링됩니다.
아래에서 G버퍼 내 렌더 타겟(RT0 – RT4)의 기본 레이아웃을 확인할 수 있습니다. 데이터 타입은 각 렌더 타겟의 여러 채널에 배치됩니다. 사용되는 채널은 괄호 안에 표시되어 있습니다.
RT0, ARGB32 포맷: 디퓨즈 컬러(RGB), 오클루전(A)
RT1, ARGB32 포맷: 스페큘러 컬러(RGB), 거칠기(A)
RT2, ARGB2101010 포맷: 월드 공간 노멀(RGB), 미사용(A)
RT3, ARGB2101010(비HDR) 또는 ARGBHalf(HDR) 포맷: 이미션 + 조명 + 라이트맵 + 반사 프로브 버퍼
뎁스+스텐실 버퍼
따라서 기본 G버퍼 레이아웃은 160비트/픽셀(비HDR) 또는 192비트/픽셀(HDR)입니다.
섀도우 마스크 또는 디스턴스 섀도우 마스크 모드를 혼합 조명에 사용하는 경우 다음과 같은 다섯 번째 타겟이 사용됩니다.
RT4, ARGB32 포맷: 광원 오클루전 값(RGBA)
따라서 G버퍼 레이아웃은 192비트/픽셀(비HDR) 또는 224비트/픽셀(HDR)입니다.
하드웨어에서 5개의 동시 렌더 타겟을 지원하지 않는 경우 섀도우 마스크를 사용하는 오브젝트는 포워드 렌더링 경로로 폴백(fallback)합니다. 이미션+조명 버퍼(RT3)는 로그로 인코딩되어 카메라가 HDR을 사용하지 않을 때 ARGB32 텍스처를 사용하여 일반적으로 얻을 수 있는 것보다 더 큰 계조 범위(dynamic range)를 제공합니다.
카메라에서 HDR 렌더링을 사용하는 경우 이미션+조명 버퍼(RT3)에 대해 렌더 타겟이 별도로 생성되지 않고, 카메라가 렌더링되는 렌더 타겟(즉 이미지 이펙트에 전달되는 타겟)이 RT3으로 사용됩니다.
G버퍼 패스
G버퍼 패스는 각 게임 오브젝트를 한 번씩 렌더링합니다. 디퓨즈 및 스페큘러 컬러, 표면 평활도, 월드 공간 노멀, 이미션+앰비언트+반사+라이트맵은 G버퍼 텍스처로 렌더링됩니다. G버퍼 텍스처는 셰이더에서 나중에 액세스할 수 있도록 전역 셰이더 프로퍼티로 설정됩니다(CameraGBufferTexture0 .. CameraGBufferTexture3 names).
조명 패스
조명 패스는 G버퍼와 뎁스를 기준으로 조명을 연산합니다. 조명은 화면 공간에서 연산되므로 처리 시간은 씬 복잡도와 무관합니다. 조명은 이미션 버퍼에 추가됩니다.
Point Lights and Spot Lights that do not cross the Camera’s near plane are rendered as 3D shapes, with the Z buffer’s test against the Scene enabled. This makes partially or fully occluded Point Lights and Spot Lights very cheap to render. Directional Lights and Point or Spot Lights that cross the near plane are rendered as fullscreen quads.
광원에 그림자가 활성화된 경우 그림자도 렌더링되고 이 패스에서 적용됩니다. 그림자를 렌더링하는 데에 아무런 비용이 들지 않는 것은 아닙니다. 그림자를 드리우는 오브젝트도 렌더링해야 하고 더 복잡한 광원 셰이더를 사용해야 하기 때문입니다.
스탠다드 조명 모델만 사용 가능합니다. 다른 모델을 원하는 경우 Internal-DeferredShading.shader 파일의 수정 버전을 빌트인 셰이더에서 “Assets” 폴더의 “Resources”라는 폴더로 옮겨서 조명 패스 셰이더를 수정하면 됩니다. 그런 다음 Graphics 설정(메뉴: Edit > Project Settings로 이동한 다음 Graphics 카테고리 클릭)을 엽니다. “Deferred” 드롭다운을 “Custom Shader”로 변경한 다음 셰이더 옵션을 사용 중인 셰이더로 변경합니다.
2017–06–08 페이지 게시됨
Unity 5.6에서 광원 모드(Shadowmask and Distance Shadowmask) 추가됨
포워드, 디퍼드 렌더링
https://www.slideshare.net/cagetu/kgc2012-deferred-forward
포워드 렌더링과 디퍼드 렌더링의 차이는 씬을 렌더링하는 파이프라인의 구현 방식에 있다.
1. 포워드 렌더링
전통적인 방법으로 메쉬 하나를 그리면서 모든 계산을 한번에 시행. 라이팅의 계산수는 메쉬의 수에 비례한다.
포워드 렌더링은 여러개의 리얼타임 라이팅을 다루는데 취약하다.
2. 디퍼드 렌더링
많은 수 의 실시간 라이팅(동적 라이팅)을 비교적 좋은 성능으로 처리할 수 있다.
라이팅 패스(조명)과 지오메트리 패스(메쉬)가 분리되어있고 라이팅을 마지막에 처리하기 때문에
화면에 보이는 픽셀의 라이팅을 처리하고, 많은 수의 실시간 라이트들의 드로우 콜에 대한 부담을 줄일 수 있다.
https://learnopengl.com/Advanced-Lighting/Deferred-Shading 1. 멀티 렌더 타겟을 이용하여 Gbuffer라고 부르는 여러개의 버퍼에 불투명한 오브젝트의 정보를 렌더링한다.
2. GBuffer에는 Diffuse, Screen Space Normal, Specular, Smoothness, Screen Space Depth등의 정보가 기록된다.
3. 모든 오브젝트들을 GBuffer에 렌더링을 한 후(Deffered) 이 정보들을 토대로 라이팅을 처리하여 프레임 버퍼에 출력한다.
[DirectX11] DeferredRendering
디퍼드렌더링이 뭔지에 대한 자세한 글이 아니라 실제 코드에서 전체적인 자원이동 흐름이 어떤건지 정말 간략하게 정리해놓은 글이다. 디퍼드렌더링이 뭔지는 대충 검색하면 많이 나오지만, 실제 코드로써 자원정의와 흐름을 모르면 써먹을 수 없기 때문에 예제 보면서 코드 한줄한줄 이해했다. 개인적으로 RenderTarget부분을 제대로 공부안했어서 시간이 좀 걸렸었는데 어쨋든 이기회에 많이 공부해서 다행이다. cpp코드로 hlsl코드 보면서 메모장으로 막 정리한거라 다른사람이 보기에는 많이 불편할것같다.
디퍼드렌더링은 기존의 포워드렌더링의 라이트계산을 압도적으로 줄여놓은 라이팅 최적화기법이다.
포워드렌더링같은 경우 N*M의 라이트계산을 해야한다. 하나하나 일일이 해줘야한다는것.
디퍼드렌더링은 각 오브젝트들의 디퓨즈,스페큘러,노말값 등을 각각의 텍스쳐에 다 기록해놓고, 최종적으로 각 텍스쳐를 이용해서 픽셀계산을 하고 렌더링을 한다. 각 텍스쳐를 이용해서 라이팅 계산전의 출력픽셀을 결정하고, 최종적으로 라이팅연산 렌더.(각 픽셀에 월드포지션값 저장되어있으니까..
각오브젝트들에는 임의의 GBuffer라는 셰이더를 셋팅한다. 그러면 이 오브젝트들의 디퓨즈,스페큘라,노말값들이 각각 텍스쳐형태(float4)로 파이프라인의 OM에 셋팅된다.
디퍼드라이팅셰이더에선 결국 각 텍스쳐 (뎁스,디퓨즈,스페큘라,노말) 에서 값 가져와서 계산후 최종 출력할뿐이다.
GBuffer에서 각 텍스쳐를 셋팅한다.
GBuffer 셰이더에서 픽셀셰이더에서 리턴할때 각 값들을 SV_Target0~2로 리턴한다.
SV_Target으로 리턴하면 CPU단에서 OM에 셋팅한 RTV배열의 인덱스순서로 리턴된다.
위 과정을 거치면 각각의 RTV를 구했으니 SRV값을 뽑아와서 디퍼드라이팅셰이더에 넘겨준다.
srv배열은 0은 dev->srv(뎁스)고 나머지는 위 순서랑 동일.
셋팅한 srv배열은 디퍼드라이팅셰이더에서 사용.
GBuffer::struct PixelOutput
{
float4 diffuse : SV_Target0; // OM의 RTV배열의 각 인덱스에 픽셀셰이더결과를 리턴.
float4 specular : SV_Target1;
float4 normal : SV_Target2;
};
그러면 OM에는 이 값들을 계속 가지고있고, CPU단에서 GetSRV해서 이 SRV자원을 픽셀셰이더에 전달.
그러면 디퍼드라이팅셰이더에서 이 SRV값들(뎁스,디퓨즈,스페큘라,노말) 이용해서 최종 렌더링하면끝.
[Ndc11 박민근] deferred shading
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레거시 디퍼드 렌더링 경로
디퍼드 셰이딩 렌더링 경로 버텍스 릿 렌더링 경로
레거시 디퍼드 렌더링 경로
이 페이지에서는 Unity 빌트인 렌더 파이프라인의 레거시 디퍼드(광원 프리패스) 렌더링 경로에 대해 자세하게 설명합니다. 디퍼드 조명의 기술 개요는 이 문서를 참조하십시오.
참고: Unity 5.0 이후부터는 레거시 디퍼드 렌더링 경로가 레거시 기능으로 취급됩니다. 따라서 스탠다드 셰이더, 반사 프로브 등의 몇 가지 렌더링 기능을 지원하지 않습니다. 새 프로젝트의 경우 디퍼드 셰이딩 렌더링 경로를 대신 사용하는 것이 좋습니다.
참고: 직교 투사를 사용할 때는 디퍼드 렌더링이 지원되지 않습니다. 카메라의 투사 모드가 직교로 설정되어 있으면 카메라는 항상 포워드 렌더링을 사용합니다.
개요
디퍼드 라이팅을 사용할 경우 오브젝트에 영향을 줄 수 있는 광원의 수가 제한되지 않습니다. 모든 광원은 픽셀 단위로 계산되며 이는 모든 광원이 노멀 맵과 정확히 상호작용한다는 의미입니다. 또한 모든 광원은 쿠키와 섀도우를 가질 수 있습니다.
디퍼드 라이팅의 장점은 조명의 프로세싱 오버헤드가 광원이 비추는 픽셀의 수와 비례한다는 점입니다. 얼마나 많은 오브젝트를 비추는지와 무관하게 씬에 있는 광원 볼륨의 크기에 의해 결정됩니다. 따라서 광원을 작게 유지하면 성능이 향상됩니다. 또한 디퍼드 라이팅의 동작은 매우 일관성이 높으며 예측 가능합니다. 각 광원의 이펙트는 픽셀 단위로 계산되므로 큰 삼각형을 작게 나누는 데 드는 조명 계산이 필요 없습니다.
반면 단점으로는, 디퍼드 라이팅은 실질적으로 안티앨리어싱을 지원하지 않으며 반투명 오브젝트를 처리할 수 없습니다. 반투명 오브젝트는 포워드 렌더링을 사용하여 렌더링됩니다. 메시 렌더러의 섀도우 리시브 플래그도 지원하지 않으며 컬링 마스크는 제한적으로만 지원합니다. 최대 4개의 컬링 마스크만 사용할 수 있습니다. 즉, 컬링 레이어 마스크는 최소한 전체 레이어에서 네 개의 임의 레이어를 뺀 만큼을 포함해야 하며, 따라서 32개의 레이어 중 28개는 반드시 설정되어야 합니다. 그러지 않으면 그래픽 결함이 발생합니다.
요구 사항
Shader Model 3.0 버전 이상, 뎁스 렌더 텍스처, 양면 스텐실 버퍼 등을 지원하는 그래픽 카드가 필요합니다. GeForce FX 이후 버전, Radeon X1300 이후 버전, Intel 965/GMA X3100 이후 버전 등 2004년 이후에 출시된 대부분의 PC용 그래픽 카드가 디퍼드 라이팅을 지원합니다. 모바일에서는 모든 OpenGL ES 3.0 지원 GPU가 디퍼드 라이팅을 지원하며, 일부 OpenGL ES 2.0 지원 GPU(뎁스 텍스처를 지원하는 경우) 역시 지원합니다.
성능 고려 사항
디퍼드 라이팅에서 실시간 광원의 렌더링 오버헤드는 광원이 비추는 픽셀 수에 비례하며, 씬 복잡도에 따라서 달라지지 않습니다. 따라서 작은 점 광원 또는 스폿 광원은 렌더링 비용이 낮으며 광원이 완전히 또는 부분적으로 씬 오브젝트에 의해 가려지는 경우 비용이 더욱 낮아집니다.
물론 섀도우가 있는 광원은 섀도우가 없는 경우보다 비용이 훨씬 많이 듭니다. 디퍼드 라이팅에서 섀도우를 캐스트하는 오브젝트는 섀도우를 캐스트하는 광원 각각에 대해 한 번 이상 렌더링해야 합니다. 뿐만 아니라, 섀도우를 적용하는 조명 셰이더는 섀도우가 비활성화된 경우에 비해 렌더링 오버헤드가 높습니다.
구현 세부 정보
디퍼드 라이팅을 사용하면 Unity에서의 렌더링 과정은 다음과 같이 세 가지 패스로 진행됩니다.
베이스 패스: 오브젝트가 뎁스, 노멀, 스페큘러 강도가 있는 스크린 공간 버퍼를 생성하도록 렌더링됩니다. 조명 패스: 다른 스크린 공간 버퍼에 조명을 계산하기 위해 이전에 생성한 버퍼를 사용합니다. 파이널 패스: 오브젝트가 다시 렌더링됩니다. 계산된 조명을 가져오고, 컬러 텍스처와 합성한 후 주변/이미시브 조명을 추가합니다.
디퍼드 라이팅을 처리할 수 없는 셰이더가 있는 오브젝트는 이 과정이 완료된 후 포워드 렌더링 경로를 사용하여 렌더링됩니다.
베이스 패스
베이스 패스에서는 각 오브젝트를 한 번씩 렌더링합니다. 뷰 공간 노멀과 스페큘러 강도는 하나의 ARGB32 렌더 텍스처에 렌더링됩니다(RGB 채널은 노멀, A 채널은 스페큘러 강도). 플랫폼 및 하드웨어를 통해 Z 버퍼를 텍스처로 읽을 수 있는 경우 뎁스는 명시적으로 렌더링되지 않습니다. Z 버퍼를 텍스처로 액세스할 수 없는 경우 뎁스는 셰이더 교체를 사용하여 추가 렌더링 패스에서 렌더링됩니다.
베이스 패스의 결과물은 씬의 콘텐츠가 담긴 Z 버퍼 및 노멀 맵과 스페큘러 강도를 포함하는 렌더 텍스처입니다.
조명 패스
조명 패스는 뎁스, 노멀, 스페큘러 강도를 기반으로 조명을 계산합니다. 조명은 스크린 공간에서 계산되기 때문에 처리에 걸리는 시간은 씬의 복잡성과 무관합니다. 조명 버퍼는 하나의 ARGB32 렌더 텍스처로, RGB 채널은 디퓨즈 조명, A 채널은 흑백 스페큘러 조명에 해당됩니다. 조명 값은 로그로 인코딩되어 ARGB32 텍스처에서 일반적으로 가능한 범위보다 더 넓은 동적 범위를 제공합니다. 카메라에 HDR 렌더링이 활성화되면 조명 버퍼는 ARGBHalf 포맷이 되며 로그의 인코딩은 수행되지 않습니다.
카메라의 근접 평면에 교차하지 않는 점 광원 및 스폿 광원 3D 형태(전면)로 렌더링되며, 씬에 대한 뎁스 테스트가 활성화됩니다. 근접 평면을 지나가는 광원 역시 3D 형태를 사용하여 렌더링되지만 대신 이 형태의 후면이 적용되며 역뎁스 테스트가 활성화됩니다. 이렇게 하면 일부 또는 전체가 가려지는 광원 렌더링은 비용이 매우 낮아집니다. 광원이 원거리 및 근접 카메라 평면 모두에 동시 교차하면 위의 최적화가 사용되지 않으며, 광원은 뎁스 테스트 없는 타이트한 사각형으로 그려집니다.
위의 내용은 항상 전체 화면 사각형으로 렌더링되는 방향 광원에는 적용되지 않습니다.
광원에 섀도우가 활성화된 경우 섀도우도 렌더링되고 이 패스에 적용됩니다. 섀도우를 렌더링하는 데도 리소스가 사용됩니다. 섀도우 캐스터를 렌더링하고 더 복잡한 광원 셰이더를 적용해야 하기 때문입니다.
사용 가능한 유일한 조명 모델은 블린 퐁입니다. 다른 모델을 사용하고 싶다면 조명 패스 셰이더를 수정하면 됩니다. 빌트인 셰이더에 있는 Internal-PrePassLighting.shader 파일의 수정 버전을 “Assets” 폴더 안의 “Resources” 폴더 안에 넣으십시오. 그 후 Edit->Project Settings->Graphics 창으로 이동하여 “레거시 디퍼드” 드롭다운을 “사용자 셰이더”로 변경해야 합니다. 그 후 나타나는 셰이더 옵션을 사용 중인 조명 셰이더로 변경해야 합니다.
파이널 패스
파이널 패스는 최종 렌더링 이미지를 생성합니다. 여기서 조명을 가져오는 셰이더와 함께 모든 오브젝트가 다시 렌더링되며, 이를 텍스처와 합치고 이미시브 조명이 있으면 추가합니다. 라이트맵 역시 파이널 패스에 추가됩니다. 카메라에 실시간 조명이 사용되며 베이크된 간접 조명만 추가됩니다. 이는 카메라에서 멀리 떨어진 완전 베이크된 조명과 겹쳐집니다.
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