opengl - 这是在 OpenGL 中渲染多个灯光的好方法吗？

Question

我目前正在按照几个在线教程在 OpenGL 中编写图形渲染器。我最终得到了一个引擎，它有一个渲染管道，它基本上包括使用一个简单的 Phong 着色器渲染一个对象。我的 Phong Shader 有一个基本的顶点着色器，它根据转换和片段着色器修改顶点，看起来像这样:

// PhongFragment.glsl
uniform DirectionalLight dirLight;
...
vec3 calculateDirLight() { /* Calculates Directional Light using the uniform */ }
...
void main() {
    gl_FragColor = calculateDirLight();

我的对象的实际绘图如下所示:

// Render a Mesh
bindPhongShader();
setPhongShaderUniform(transform);
setPhongShaderUniform(directionalLight1);
mesh->draw(); // glDrawElements using the Phong Shader

这种技术效果很好，但有一个明显的缺点，除非我使用均匀阵列，否则我只能拥有一个定向光。我可以这样做，但我想看看还有哪些其他解决方案可用(主要是因为我不想在着色器中制作大量灯光的阵列，并且其中大部分都是空的)，我偶然发现了这个一个，这似乎效率很低，但我不确定。它基本上涉及每次使用新光源重新绘制网格，如下所示:

// New Render
bindBasicShader(); // just transforms vertices, and sets the frag color to white.
setBasicShaderUniform(transform); // Set transformation uniform
mesh->draw();
// Enable Blending so that all light contributions are added up...
bindDirectionalShader();
setDirectionalShaderUniform(transform); // Set transformation uniform
setDirectionalShaderUniform(directionalLight1);
mesh->draw(); // Draw the mesh using the directionalLight1
setDirectionalShaderUniform(directionalLight2);
mesh->draw(); // Draw the mesh using the directionalLight2
setDirectionalShaderUniform(directionalLight3);
mesh->draw(); // Draw the mesh using the directionalLight3

不过，这对我来说似乎非常低效。我不是一遍又一遍地重绘所有网格几何体吗？我已经实现了这个，它确实给了我我想要的结果，多个定向灯，但帧速率已经大幅下降。这是渲染多个灯光的愚蠢方式，还是与使用着色器统一数组相当？

Answer 1

对于在与主要几何处理相同的着色器中处理光照的前向渲染引擎，唯一真正有效的方法是生成大量着色器，这些着色器可以处理光照下的光源、光数和 Material 的各种组合.

在您的情况下，您将有一个用于 1 个灯的着色器，一个用于 2 个灯，一个用于 3 个灯等。就着色器数量而言，这是一个组合噩梦，但您真的不想多次发送所有网格(特别是如果您正在为移动设备编写游戏 - 几何图形占用的带宽非常大，并且会消耗电池电量)。

另一种常见的方法是延迟照明方案。这些方案将反照率、法线、 Material 属性等存储到“几何缓冲区”(例如一组多渲染目标 FBO 附件)中，然后在事后应用照明作为一组后处理操作。复杂几何体被发送一次，结果数据作为一组纹理数据存储在 MRT+深度渲染目标中。然后将光照作为一组基本几何体(通常是球体或 2D 四边形)应用，使用深度纹理作为裁剪和剔除光源的手段，并使用其他 MRT 附件来计算光照强度和颜色。对于 SO 帖子来说，这是一个很长的主题 - 但网上有很多来自 GDC 和 Sigraph 的优秀演示文稿。

这里概述的基本思想:

https://en.wikipedia.org/wiki/Deferred_shading