[Shader study] the rendering technology of lords of the fallen - 발표메모(14.06.23)
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원본 https://www.slideshare.net/philiphammer/the-rendering-technology-of-lords-of-the-fallen
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- 1. Shader Study 해강 The Rendering Technology of Lords of the Fallen
- 2. The Rendering Technology of Lords of the Fallen은 Deck13의 Philip Hammer가 2014년 발표한 자료 스터디 발표를 위해 적어놓은 메모를 같이 올립니다 메모라 안 친절합니다. 틀린 내용이 있을지도 모르지만 적당히! 원본은 여기로 https://www.slideshare.net/philiphammer/the-rendering-technology-of-lords-of-the-fallen 프로모션 영상 http://www.youtube.com/watch?v=bXFAJOQnwJc
- 4. Deck13은 독일의 잘나가는 회사랍니다
- 5. 지금 작업하는 Lord of the Fallen은 3인칭 액션에 ps4, xb1, pc로 나올 거고 CI랑 같이 만들어서 2014년에 출시!
- 6. 처음에는 PS3/XB360 작업 하다 보니 차세대기로 이동, 컨텐츠 변화 기술적 변화도 있었는데 ○ Light-Prepass방식에서 디퍼드 렌더링으로 지원(Prepass는 라이트버퍼,프레임버퍼 들고 있는거…) ○ DX9 지원 포기는 많은 자유를 줬다! ○ 많은 멀티 스레딩 기능
- 7. 오늘 볼 내용들은 이렇다 우리가 디퍼드 랜더링에 접근한 방식 디퍼드 물질의 매개 변수 버퍼를 설정한 방법 디퍼드 파티클 라이팅 방법 그리고 투명 그림자, 볼륨 조명, gpu 파티클을 짧게 보자
- 8. light-prepass에서 전통적인 deffered rendering으로 변화 이를 통해서 두번째 지오메트리 패스를 제거했다 지오메트리와 api의 오버헤드는 콘솔에서 끔찍했다 메모리 양과 대역폭도 좋아졌다 더 많은 랜더타겟 메모리 여유가 생겼다 (반사, 안개, 그외) 오브젝트별 쉐이더에서 디퍼드 영역으로 많은 효과를 이동했다
- 9. 우리는 조명을 더 많이 자유롭게 쓰기를 원했다 ○ 앰비언트 스팩큘러를 위한 IBL, 지역 큐브맵 ○ 반투명은 더이상 해키코너 케이스(지글지글한 것?) 안 된다 ○ 투명 개체는 조명과 투명 그림자를 받아야 한다 ○ 동적 글로벌 일루미네이션 우리는 Geomerics Enlighten 미들웨어에 의해 생성 된 동적 방향 조도 라이트 맵을 사용
- 10. ● 최소한의 G-버퍼 렌더링 (dx10 포멧들 인텔은 리틀엔디안 뒤에서부터 저장abgr, 10:10:10:2 랜더 포멧으로 알파블렌딩, 필터링,멀티샘플링 모두 지원. 24비트 깊이버퍼 8스텐실 총 128비트펄픽셀) ● L-버퍼 렌더링, 별도의 확산 + 반사 조명 ● 디퍼드 반사 랜더링은 여러 환경 프로브 큐브 맵 + 화면 공간 반사 ● 렌더링 패스를 결합 - 복합 알베도, 특별한 색, 조명, 반사 ● 투명한 객체, 디퍼드 안개, 후처리 랜더링
- 11. ● 가능한 한 여전히 작아야한다 ● 매개 변수 인코딩 ○ 2 채널 법선 ○ 알베도 + 반사 컬러 컴팩트 YCoCg(샘플링방식) [Mavridis12], 크로마(채도) 성분을 추가 ○ 매개 변수 포장 - 하나의 비트를 포장하고 몇 가지 속성에 대한 낮은 정밀도를 사용 ○ 상호 배타적 인 매개 변수에 의한 공유 채널(각각의 변수가 공유하기 위한 채널) 매개변수를 참조하는 메테리얼 id/index 필요, XB1 ESRAM 에도 적합해야 함
- 12. luma 광도(빛에서 수직 통과하는 양) irradiance 방사조도(무엇에서 나오는 빛의 양) translucency 반투명 컬러 스팩큘러와 투명화는 전용의 상호작용 재질id에 의해서 결정된다
- 13. 1비트는 mrt1인지 아닌지 알아내는데 사용, 투명 또는 스펙채도 7비트는 메테리얼 파라메터 버퍼 참조 사용
- 14. 소스를 보시면 인덱스를 가져와서 반환하는 방식
- 15. 스텐실은 마스킹(일부만 대충 씀) 해서 사용 3비트는 데칼, 반사, 피부 2비트는 라이트볼륨 스텐실
- 16. ● 단지 몇 개의 개체에 영향을 미치는 다른 특성은 별도의 패스에서 랜더링 ○ 부드러운 알파 테스트에 대한 접선 ○ 개체 별 림라이트, 방사 / 발광 및 기타 FX ○ motionblur에 움직이는 물체의 모션 벡터 스태틱 오브젝트를 위한 벡터는 깊이버퍼 ( "카메라 motionblur")를 다시 투영에 의해 계산한다 ○ 포스트 왜곡에 대한 왜곡 - 벡터
- 17. ● G-버퍼가 가득 찼을 때 메테리얼 파라메터를 추가하려면 무엇이 필요한가? ○ G-버퍼 사이즈는 항상 옵션에서 증가하는 것은 아니다 ○ 정보는 전체 메테리얼에서 가끔만 필요할 뿐이다, 반드시 모든 픽셀에 필요한건 아니다 ● 예 ○ 반사-매개 변수 (강도, 프레넬) ○ 지하 산란 매개 변수 (왜곡, 색조), 그외 기타 등등
- 18. ● 우리는 물자 매개 변수 버퍼로 해결 ● CPU에서 모든 프레임 버퍼 생성 및 빛, 반사 쉐이더에 바인딩, 재질 매개 변수에 대한 조회 테이블 ■ DX9 : 복수의 1 차원 RGBA8 텍스처, DX11 : 재료와 구조 버퍼 ○ 메테리얼을 위한 파라메터 저장, 메테리얼 색인에 의해 색인 (G-버퍼) ■ 프레임 당 128개의 서로 다른 재질에 인덱스를 읽을 수 있다, 7 비트, 자료-ID 용으로 예약 1 비트 ■ 매개 변수를 설정해 각각의 드로우콜 결정 ● 스마트 값 양자화 및 인터리빙(복수 분할 접근?), 디퍼드 렌더링을 위한 더 많은 재질 종류 가능
- 19. ● 서브서피스 산란 / 후방산란 [Brisebois12]에서 영감 ● 디퍼드 랜더링의 일부 문제 ○ 표면당 너무 많은 매개 변수 ○ 빛 마다 다른 파라미터 설정을 둘 수 있지만 융통성발휘(흰색 빛 필터를 쓰거나 오브젝트 색깔을 다르게) ● 우리는 픽셀 당 하나의 스칼라(방향 없고 하나의 수치로) 투명감 값 저장 ● 다른 매개 변수는 (프레넬 매개 변수 및 색조 같은) MP-버퍼에 저장, 메테리얼에 따라 달라질 수 있음
- 20. Mrt0의 a에 들어간다 메테리얼id / 룩업테이블 인덱스 / 구조버퍼
- 21. 소스는 이렇다
- 22. ● 4 가지 빛 유형 : 방향, 점, 반점, 상자 (지역 광선) ○ 현재 레벨 당 약 500 동적 라이팅 ○ 대부분은 애니메이션 고보 - 텍스처 및 그림자 캐스팅을 갖추고 있다 (gobo 차광판? 원하지 않는 빛 연산을 빼는 특정 재질을 뜻하는 듯) ● L-버퍼에 클래식 라이트 볼륨 축적 ○ 대형 조명에 대해서 양면 스텐실 마스킹 선택, 타일 디퍼드는 현재 개발 중
- 23. ● 색상을 위한 L-버퍼 ○ 간접 조명 ○ G-버퍼 단계에서 다 채워 넣는다 ○ 정적 객체에 대한 방향 조도 라이트 맵 ○ 동적 객체에 대한 SH lightprobes ○ 우리는 Geomerics Enlighten을 사용
- 24. ● 색상을 위한 L-버퍼 ○ 직접 색을 넣고 + 반투명 빛을 축적
- 25. ○ 반사 빛 누적
- 26. ○ 스펙큘러 L-버퍼와 공유 ○ 정적 반사 (간접 반사 조명) ○ IBL을 지역화하고 큐브 맵으로 오류 조절[Largarde12] http://seblagarde.wordpress.com/2012/09/29/image-based-lighting-approaches-and- parallax-corrected-cubemap/ ibl 빛행렬에 영향 받아 반사된 이미지(무한반사 환경맵과 차이)
- 27. ● 환경 프로브 ○ 90 ° FOV와 1:1 화면 비율로 6 "스크린 샷"(원시 RGBA16_F)를 만든다. 후처리, GUI는 건너 뜀 ○ 6 스크린 (256 × 256 × 256 / BC6) 으로 큐브 맵 만든다 ○ ATI CubemapGen API의 밉맵 체인 + 엣지 오류 복구 필터를 사용 ○ BRDF가 완전히 일치하지는 않지만, 그런 곳은 아티스트가 보기 좋게 터치 ● 모든 반사는 하나의 전체 화면 패스 [Drobot12]에서 수행 ○ 8 가장 영향력있는 ENV - 프로브를 수집하고 하나 또는 그 이상은 ENV 프로브의 AABB 내부 확인
- 28. ● 마지막 프레임 ○ 복합 ○ 부피 광산란 ○ 투명 개체 ○ 후처리
- 29. ● 우리는 빛나는 파티클을 원한다 ○ 씬에 알맞는 통합 ○ 다른 조명 아래에서 또는 그림자 재사용 입자 효과
- 30. ● 입자의 일반적인 유형 : 대기, 연기, 먼지 및 안개 효과 ○ 일반적으로, 투명, 밀도 … 그리고 오버가 많이 발생함 ○ 따라서 모든 조각에 빛 연산 할 때는 비용 폭발 ○ 방향이 없는 저주파 정보 사용, 완벽한 정점 라이팅 ● 디퍼드 정점 조명 ○ 영향을 주는 빛과 그림자의 수에 타협할 필요가 없다, 디퍼드 파이프 라인에 완벽하게 적합
- 31. ● 1 단계 : 비 화면 공간 입자를 랜더링 하는 "G-버퍼" ○ 기본적으로 순차 목록 ○ 점 목록으로 입자의 정점 버퍼를 랜더링 ○ 이후 버퍼에 입자의 래스터를 넣고 뷰스페이스 위치로 레스터라이즈(전환) ■ 현재 보이는 모든 조명 파티클들을 위한 1024x512의 RGBA16F 텍스처 ○ G-버퍼는 현재 정점의 위치만을 포함 ■ 투명 또는 노말을 통해 더 많은 표면 속성 확장이 가능(빌보드 입자를 너무 많이 만들지 않았다)
- 32. ● Step 1: 비 화면 공간 입자 "G-버퍼"를 렌더링 ○ 버텍스 쉐이더 및 래스터의 다음 리스트 인덱스를 계산 ■ 현재 SV_VertexID을 기반으로 하되 이전에 렌더링 된 입자는 쉐이더 상수 vertexCountPerInstance로 계산 ■ 인스턴스(기존것)화 된 파티클을 사용하는 경우, SV_InstanceID 추가 감안 param_vertexcount 는 정점의 현재 랜더링 번호를 가진 상수
- 33. ● 2 단계 : 일반 디퍼드 조명과 유사한 조명을 적용 ○ 라이트 볼륨 대신 전체 화면 네개, 조각이 공간적인 관계가 없기 때문에, (비 화면 공간 조각 -리스트) ○ 다른 빛 유형, 그림자, 투영 텍스처 등은 "그냥 작품" 생노가다란거지 ○ 매우 간단한 "조명 모델" ○ 섀도잉 : 큰 커널 폭 PCF 그림자 / 라이트 전환 깜박 거림이 감소 ○ 최적화 : 당 정점 G-버퍼에있는 각 조각을 스텐실 마스크
- 34. 다음은 메테리얼 ● 3 단계 : 적용 조명 입자를 랜더링 ○ (G-버퍼 단계와 동일) 정확한 랜더링 순서를 부탁해 ○ 샘플 입자 L-버퍼 vertexshader ○ 라이팅보간은 플래그먼트 쉐이더와 모듈에서 파티클 텍스쳐로 쉐이더를 조각화 및 입자 질감으로 조절하는 조명 보간
- 35. 결론적으로다가 ● 그레이트하게 많은 종류의 파티클, 저렴하고 효과적으로! ● 모든 정점 당 기술의 문제를 상속, 낮은 공간 해상도 ● 작은 파티클은 짱짱 ● 입자의 한 모서리가 갑자기 불이 되는 경우 매우 작고 밝은 빛이 깜박 거림을 초래할 수 있다 ● 많은 빛나는 파티클이 가져오는 버퍼 오버 플로우 주의
- 36. ● PSSM을 위한 Shadowmask ○ 화면 공간에 있는 누적 cascades, 깊이 보존한 가우스 블러, 4 가지 단색 그림자 소스 축적 가능 ● 각 빛은 색의 투명한 그림자를 캐스팅 할 수 있다 ■ 어떤 객체를 알파블렌드 랜더링 할 때 그림자맵 사이즈를 특정 객체에게 렌더링 shadowmap 크기 RGBA8 버퍼에 알파 혼합 ■ 깊이 버퍼로 shadowmap 사용, 라이팅을 곱해 RGBA8 버퍼 샘플, 볼륨, 파티클 라이팅 원활 ○ 문제 : 쉐도우 마스크는 쉐도우 소스를 하나 줄임, 셀프 쉐이더가 정확하지 않지만 큰 이슈는 아니다
- 37. ● 모든 라이트는 투명그림자에 대해 깊이 테스트를 캐스팅 할 수 있다 (그림자가 자연스러워지게)
- 38. 볼륨 조명이나 투명 파티클, 기타등등 마찬가지
- 39. ● 자세한 내용은, 어제 Benjamin Glatzels 이야기를 참조 ● Raymarching이 빛의 뷰 공간에서 shadowmap을 평가하는 동안 (레이트레이싱은 레이와 프리미티브가 교차한다고 가정, 이게 불가능할 때 Raymarching 개체와 가장 가까운 거리를 추정해서 계수에 따라 반복 장점은 엠비언트 오클루전 같은게 거의 무료 ○ 또한 프로젝터와 질감을 평가, 투명 그림자, IES 라이트 - 프로필, 잡음 볼륨 텍스처 등 ● [Toth09]가 제시 한 기술을 바탕
- 40. 짱이지?
- 41. 그래 우리는 gpu 파티클 엄청 잘해 컴퓨트 쉐이더는 큰 규모의 파티클도 처리해줘 화면공간 충돌은 깊이버퍼로 테스트해 (파티클이)서로 다른 속성의 타입이 많아 미리 만들어놓은 3d 벡터 필드와 다른 유형의 필드 타입을 드리븐해서 써
- 42. 이거 영상은 구할 수가 없네…
- 43. ○ 우리는 이미 PBR의 renderpath을 가지고 있지만, 이미 많이 만들어서 LotF에 포함되지 않았다 ● 순수 Z-prepass을 다시 소개 ○ G-버퍼, 오버드로우를 감소하고 함축적으로 알파 테스트를 전체 깊이 테스트 = 동일 ○ 데칼의 도움 ● 도구, 도구, 도구 ○ 최적화 된 워크 플로우, 더 나은 툴로 반복 작업 시간은 꺼져~ 그래픽 효과보다 더 중요