UE4渲染的整体流程（可视性、GBuffer、反射、动态光照阴影、后期处理）

个人博客完整原文：https://alvincr.com/2021/02/ue4-1-rendering/

评价渲染工具的好坏参考：渲染质量、渲染功能及性能。

1 整体流程

AlvinCR认为渲染并不是一个具体步骤，而是与其相关的多个流程。

与渲染有关的一切都是使用r.rendering函数。

渲染的准备工作：

可视性（包括遮蔽）——>渲染——>基础通道（属于渲染过程，基础通道材质包含：几何体、绘制和调用、预计算光照）——>GBuffer（是一条基础通道，需要GBuffer是因为基础通道采用延迟渲染器）——>动态光照和阴影——>反射——>后期处理——>可拓展性及性能

2 具体过程

2.1 可视性

在渲染的之前，需要使用CPU进行计算，然后将需要渲染的帧提供给GPU，因此CPU必须在渲染前一帧之前完成相关计算，因为使用CPU可以明确物体的存在方式、位置及是否需要渲染。

功能：

距离剔除。超出距离限制的物品将会禁用，默认开启

视锥剔除。用于识别镜头内外需要渲染的对象

预计算可视性。适用于移动设备、低端设备

可视化剔除。核心单元，上面三项都是为可视化剔除工作，能够实现的基础在于：每个网格体都能准确隐藏和包含它背后的对象，因此能够使大部分遮蔽准确地识别。

2.2 渲染

渲染包括：Z通道和基础通道。Z通道作用：渲染景深；基础通道作用：渲染几何体的所有部分，会在渲染时逐一处理每个绘制调用。因此渲染的重点在于基础通道。

基础通道最主要的实现在于：绘制调用、基础通道材质（包括光照贴图）、动态实例化。

GBuffer

GBuffer是基础通道的一部分，下面简称GB，GB能够将自己渲染成同一画面的不同版本，通过GB的渲染可以得到：世界法线（缓冲A）、高光度和粗糙度以及金属度（缓冲B）、底色及光照（缓冲C）、其它Buffer（缓冲D、E等等）

这些缓存是由各个图像保存后得到的，可以设置其他延迟渲染。中间显示的图片是由四周的各个缓存整合得到的最终效果图，因此可以对已渲染的版本进行其它渲染操作。

2.3 动态光照阴影

通过动态光照阴影组合可以实现渲染阴影的效果，由于室内和室外的阴影渲染很难采用同一种方案进行，因此需要根据情况来采用不同的解决方法

直接光照。间接光照、介于光照与阴影、光照和阴影

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2.3.1 影响光照的因素

直接影响

IES纹理用于得到更加逼真得光照效果，详情看附录
光照函数。支持使用材质与光照混合，可以用于生成水火的效果，还能实现云在地上的阴影效果。

间接影响

光照传播系统。过时程序，用于提供实时全局光照。
光追GI，目前并不常用

2.3.2 影响阴影的因素

直接影响：

法线动态阴影，默认使用缓存生成阴影缓存
级联阴影贴图，是三种不同的阴影贴图采用级联方式进行合并，将阴影分成低、中、高三种质量，能够在不同距离进行显示，因此专用于室外环境，
距离场阴影。由于阴影渲染必须考虑阴影的几何体贴图，因此会占用大量的资源，但是如果不考虑几何体本身，而是通过对阴影进行预测，那么渲染的速度会大幅提升。通过Mesh DistanceFiled函数可以视点与物体之间的距离，将网格体距离场信息存储在内存中，因此可以提升长时间运行的效率。虽然距离并不是很准确，但是用于远距离阴影足矣，这样就可以设置非常远的阴影了，不过不能用于骨骼网格体。
光追阴影。既可以单独使用，也可以混合使用。
嵌入式阴影。用于提升角色展示效果。
各对象本身阴影。用于提升角色展示效果。
接触阴影。用于产生细小的阴影。

间接影响：

胶囊体阴影。属于大幅简化的阴影，适用于所有骨骼网格体，因此对于生成大量单位的阴影并且阴影要求不高的时候，具有很好的效果。
距离场环境光遮蔽DFAO。适用于非常大并且非常重要的对象，对于精细的对象效果并不好，主要适用于天空光照等室外环境。它使用世界场景中的距离场网格体来给环境光遮蔽着色。
光追AO。

2.4 反射

采用堆叠设置方式，从而最大限度减少开销最高的效果。

反射捕获-》平面反射-》

反射捕获，性能开销最低，捕获的信息存储在硬盘中，因此可以在世界场景中放置大量的反射捕获。
平面反射。精度偏低，性能开销较大，只适用于完全平整的表面，例如地板。墙壁、金属表面并不适合。
屏幕空间反射。可以随时调整质量。
光追反射。

2.5 其它设置

可以设置天空和大气、指数高度雾和大气雾。

雾：

高度雾。用于设置远处和高处雾的淡出效果。
大气雾。
远距离雾。
指数高度雾。可以用来处理体积雾，会读取光照贴图及其设置，用于渲染
体积材质。

半透明：

材质：设置混合模式和着色模型。
半透明度：可以设置屏幕空间反射、光照模式、。其中光照模式主要使用：体积无方向、逐顶点体积无方向、表面向前着色（效果最好，开销最大）。

2.6 后期处理

标准色调映射器。执行色调映射实现颜色校正、色调校正、对比度校正。
泛光。包括：标准反光、卷积设置（游戏中默认不用，因为性能开销较大）
屏幕空间AO，SSAO。
SSSSS，屏幕空间次表面散射。通常用于皮肤的屏幕空间特效，主要适用于人，树叶也可以。
SSGI，屏幕空间GI。在整个屏幕空间内实现近似全局光照的效果。
景深。包括：高斯景深（用于游戏，效果较差，性能较好）、散射景深、圆形或过场动画景深。
曝光度。
可混合物。可以使用材质编辑器来进行后期处理，以此来实现各种特效效果。属于内置特效，因此包含在引擎之中，通过可混合物可以启用：粒子、晕映、镜头炫光、尘土遮罩、色差

2.7 性能

主要设置CVar

三：其它

统计数据面板。可以合并网格体
细节模式。
远阴影。类似于远处消退的级联影影贴图。
光照范围。可以设置最大绘制距离，还可以生成蓝图去检测距离。
材质开销。
半透明度。半透明材质的指数十分影响性能，因此在设置材质时应尽可能的关注。使用体积无方向进行测试的速度最快，但是显示的阴影十分模糊。
烘焙光照。