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上一篇解決了透明物體的渲染問題；本文將挑戰另一個實時渲染的神話，實時全局光照（GI）。

實時全動態GI

目前direct lighting在游戲中日趨成熟，比較前衛的游戲引擎已經不滿足于diect lighting的效果了，逐漸開始嘗試indirect lighting。早期的方法有通過離線渲染light map來實現靜態場景、靜態光源的GI。接著出現了PRT，可以處理靜態場景、動態光源。CE3用了Light Propagation Volumes的方法，不需要預計算，可以產生動態場景、動態光源的diffuse GI。不過其速度和質量確實不敢恭維。難道就不能有全動態場景、全動態光源、diffuse和specular通吃的實時GI方法嗎？有！Multiresolution splatting for indirect illumination（MRSII）前來救駕。

在KlayGE 3.12中，團隊成員atyuwen就已經實現了MRSII。經過半年多的改進，這種GI方法已經融入了新的Deferred Rendering框架中，并且性能也得到了很大的提升。下面就讓我們來看看這種神奇的GI。

MRSII的渲染流程如下（感謝vanish整理了此流程圖）：

首先，G-Buffer需要做mipmap，接著在每一層檢測深度和法線的間斷點，把那些間斷點在stencil buffer中標記出來，得到了這樣的stencil buffer：

和之前的stencil規則一樣，最高位是1表示忽略。所以灰色的pixel是可以忽略掉的，黑色的是需要計算光照的。可以看出黑色所占的面積并不大，絕大部分pixel都被略過了。

另外，還需要生成一個Reflective shadow map。和shadow map類似，RSM也是從光源視角渲染一遍場景。除了深度以外，RSM還需要保存normal和flux信息。把RSM采樣出一些點，比如256個，作為 虛擬點光源（VPL）。目前KlayGE里面用的是均勻采樣的方式，以后將改成importance sampling的方式提高VPL分布效率。

最后，每個VPL都可以根據BRDF生成一個light volume。用這些light volume去照亮G-Buffer的每一層。初始的light volume是個半球，在它的vertex階段會根據各方向反射的亮度拉出某些頂點，生成一個奇怪形狀的light volume。這個階段因為涉及到大量的填充和計算，非常耗時，但因為stencil test是打開的，絕大部分pixel都會被擋掉，真正參與計算的pixel數遠遠少于G-Buffer的總pixel數，GI因此得到明顯的加速。經過 測試，在目前的場景下，如果只用一層G-Buffer（也就是不用multiresolution），速度只有用三層的一半。如果大于三層，速度已經沒有 提高了。所以默認就選了三層G-Buffer。

在生成每一層的indirect lighting結果之后，還需要做一個特殊的插值upsampling，才能得到光滑的結果。這個插值在MRSII的原paper中有描述，這里就不累贅了。

如果只是用一般的最近點插值或者雙線插值，結果會有很多悲催的鋸齒：

最后，把indirect lighting加到direct lighting中，繼續做下一步的shading pass。最終結果如下：

比較只有direct lighting的結果，可以看到右邊和地面被照亮了：

用了MRSII后，對于512×512的RSM、256個VPL、三層G-Buffer的情況下，GI在GTX480上只需要1.09ms、在 9800GT上需要4.3ms。目前還有不少性能空間可以挖掘，我預計在同質量的情況下，最終能達到在GTX480上0.5ms、9800GT上 2.5ms的速度。

這套GI的框架不但可以做這樣的反射型indirect lighting，也可以做caustics這樣的高頻反光，也可以處理sub-surface scattering等材質效果。在KlayGE以后的版本中，MRSII將會得到持續的發展。

本篇詳細講解了實時GI的做法，下一篇是關于post process的改進。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的KlayGE 4.0中Deferred Rendering的改进（四）：GI的神话的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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