Отложенное освещение и затенение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Отложенное освещение и затенение, отложенный рендеринг (англ. deferred shading) — программная техника (методика) в трёхмерной компьютерной графике, которая обрабатывает освещение и затенение визуальной сцены. В результате работы алгоритма отложенного освещения и затенения процесс вычисления разбивается на меньшие части, которые записываются в промежуточную буферную память и объединяются потом. Главным отличием отложенного освещения и затенения от стандартных методов освещения является то, что эти методы немедленно записывают результат работы шейдера во фреймбуфер цвета. Реализации в современных аппаратных средствах по обработке графики имеют тенденцию использовать множественные цели рендеринга (англ. multiple render targets — MRT) для избежания избыточных трансформаций вершин. Обычно, как только построены все необходимые буферы, они затем считываются (обычно как вводная текстура) из шейдерного алгоритма (например, уравнение освещения) и объединяются для создания результата. В этом случае вычислительная сложность и полоса пропускания памяти, необходимые для рендеринга сцены, уменьшаются до видимых частей, таким образом уменьшая сложность освещаемой сцены.

Первичным преимуществом отложенного рендеринга является совместимость с «грубым» и «ранним» тестированием Z-буфера, другие преимущества ещё не исследованы в должной степени. Эти преимущества могут включать более простое управление сложными ресурсами освещения, лёгкость управления другими сложными шейдерными ресурсами и упрощение программного конвейера визуализации.

Одним из ключевых недостатков техники отложенного рендеринга является неспособность обработать прозрачность в пределах алгоритма, хотя эта проблема является общей и для Z-буферизации; выходом из этой проблемы является задерживание и сортировка рендеринга прозрачных частей сцены.[1]

Другим довольно важным недостатком отложенного рендеринга является несовместимость со сглаживанием. Так как стадия освещения отделена от стадии геометрии, то аппаратный анти-алиасинг не приводит к правильным результатам. Хотя первый проход, используемый при рендеринге базовых свойств (диффузная обработка, карта высот), может использовать сглаживание, к полному освещению сглаживание неприменимо. Одной из стандартных методик для преодоления этого ограничения является метод выделения границ (en:edge detection) финального изображения и затем применения размытия к граням (границам).[2]

Методика отложенного рендеринга всё более часто используется в компьютерных играх, так как допускает использование неограниченного количества источников света и уменьшает сложность необходимых шейдерных инструкций. В частности, «Advanced Technology Group», команда специалистов компании Sony Computer Entertainment, исследовала эту область и помогает разработчикам встраивать эту технологию в графические движки. PhyreEngine, бесплатный графический движок разработки Sony Computer Entertainment, имеет поддержку отложенного освещения и затенения. Примерами игр, использующих отложенный рендеринг и разработку которых поддержала Sony Computer Entertainment, являются Killzone 2 разработки Guerrilla Games, LittleBigPlanet разработки Media Molecule и inFamous разработки Sucker Punch Productions. К играм, использующим отложенный рендеринг, но в разработке которых Sony не принимала участие, являются серия игр S.T.A.L.K.E.R. разработки GSC Game World, Dead Space разработки Electronic Arts[3] и Tabula Rasa разработки NCSoft.[4] Технология отложенного освещения и затенения используется в игровом движке CryEngine 3 разработки Crytek.

История[править | править вики-текст]

Идея отложенного освещения и затенения изначально была представлена Майклом Дирингом (en:Michael Deering) и его коллегами[5] в работе под названием «The triangle processor and normal vector shader: a VLSI system for high performance graphics», опубликованной в 1988 году.[6] Хотя в работе нигде не используется слово «отложенный», концепция, представленная там, только недавно нашла практическое применение в таких приложениях, как компьютерные игры.[7]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. NVIDIA SDK 9.51 - Featured Code Samples. NVIDIA (17 января 2007). Проверено 28 марта 2007. Архивировано из первоисточника 29 марта 2012.
  2. Deferred shading tutorial. Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro. Проверено 14 февраля 2008. Архивировано из первоисточника 29 марта 2012.
  3. Dead Space by Electronic Arts. NVIDIA. Проверено 14 февраля 2008. Архивировано из первоисточника 29 марта 2012.
  4. Deferred shading in Tabula Rasa. NVIDIA. Проверено 14 февраля 2008. Архивировано из первоисточника 29 марта 2012.
  5. Deering, Michael; Stephanie Winner, Bic Schediwy, Chris Duffy, Neil Hunt. «The triangle processor and normal vector shader: a VLSI system for high performance graphics». ACM SIGGRAPH Computer Graphics (ACM Press) 22 (4): 21–30.
  6. Deferred Shading (PDF). NVIDIA. Проверено 28 марта 2007. Архивировано из первоисточника 29 марта 2012.
  7. Klint, Josh. «Deferred Rendering in Leadwerks Engine».

Ссылки[править | править вики-текст]