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[디퍼드랜더링 소개] 대항해시대 오리진(Uncharted Waters Origin)
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포워드 랜더링, 디퍼드 랜더링. : 네이버 블로그

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포워드 랜더링, 디퍼드 랜더링. : 네이버 블로그
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[PART2]포워드렌더링&디퍼드렌더링

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[PART2]포워드렌더링&디퍼드렌더링
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[Eunbi’s Farm – DirectX11] 디퍼드 렌더링

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[Eunbi's Farm - DirectX11] 디퍼드 렌더링
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디퍼드 셰이딩 렌더링 경로 – Unity 매뉴얼

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디퍼드 셰이딩 렌더링 경로 - Unity 매뉴얼
디퍼드 셰이딩 렌더링 경로 – Unity 매뉴얼

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포워드, 디퍼드 렌더링

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포워드, 디퍼드 렌더링
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[DirectX11] DeferredRendering

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  • Most searched keywords: Whether you are looking for [DirectX11] DeferredRendering 디퍼드렌더링은 기존의 포워드렌더링의 라이트계산을 압도적으로 줄여놓은 라이팅 최적화기법이다. 포워드렌더링같은 경우 N*M의 라이트계산을 해야한다. 디퍼드렌더링이 뭔지에 대한 자세한 글이 아니라 실제 코드에서 전체적인 자원이동 흐름이 어떤건지 정말 간략하게 정리해놓은 글이다. 디퍼드렌더링이 뭔지는 대충 검색하면 많이 나오지만, 실제 코드로써 자원정..
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[DirectX11] DeferredRendering 본문

[DirectX11] DeferredRendering
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[Ndc11 박민근] deferred shading

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    ; 31. Deferred Shading
    for each objectdo
    G-buffer= lighting properties of object;
    for each light do
    framebuffer+= … …
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    ; 31. Deferred Shading
    for each objectdo
    G-buffer= lighting properties of object;
    for each light do
    framebuffer+= … 새로운 동적 라이팅의 세계!Deferred Shading (지연 세이딩)박민근 (알콜코더)네오위즈게임즈NDC 2011
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[Ndc11 박민근] deferred shading
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Notion – The all-in-one workspace for your notes, tasks, wikis, and databases.

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레거시 디퍼드 렌더링 경로 – Unity 매뉴얼

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매뉴얼

개요

요구 사항

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구현 세부 정보

레거시 디퍼드 렌더링 경로 - Unity 매뉴얼
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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.

[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

[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.

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