Deferred Texturing для ландшафта

Еще одной новинкой в Dagon 0.14 станет довольно интересная и нетипичная техника, которую я еще не встречал в готовых реализациях – Deferred Texturing (отложенное текстурирование) для ландшафта.

Когда у меня в движке появилась поддержка ландшафтов, я не стал особо мудрить и сделал для них простейший шейдер, к которому подключаются до четырех текстур, причем для них пришлось сделать специальные свойства у материала, что выглядело не очень эстетично с точки зрения дизайна API. Также этот шейдер не поддерживал текстуры шероховатости и металличности, что делало его неполноценным по сравнению с остальными компонентами рендера. Техника Deferred Texturing, описанная Натаном Ридом, практически идеально вписалась в мой пайплайн и полностью решает эти две старые проблемы.

Основная идея заключается в том, чтобы вынести процесс наложения каждой текстуры в отдельный проход. Чтобы не рендерить сетку ландшафта по нескольку раз, мы запекаем геометрические данные в G-буфер, как в обычном отложенном рендере – отличие в том, что нам при этом нужно сохранять только интерполированные вершинные нормали и текстурные координаты ландшафта.

Полученные буферы вместе с PBR-текстурами (карта нормалей, base color, roughness, metallic) скармливаем текстурирующему проходу, который рисует экранный квад и записывает значения уже в обычный G-буфер. Для вычисления финальных нормалей используются значения из буфера нормалей ландшафта (плюс глубина, которую я сохраняю как альфа-канал буфера нормалей – она нужна для реконструирования eyespace-позиции пикселя). PBR-текстуры сэмплируются UV-координатами из буфера. Чтобы экранный квад не перезаписывал значения, уже сохраненные в G-буфере, нужно отсекать пиксель по маске, которую я храню в Z-координате буфера нормалей – 0 означает, что в данной точке нет ландшафта, 1 – есть.

Текстурирующий проход срабатывает несколько раз подряд – по количеству слоев текстур, которые я храню в специальном многослойном материале, каждый слой которого сам является отдельным материалом. Проход рисует в режиме альфа-смешивания, альфа-канал для прохода хранится в слое как отдельная текстура. Что самое интересное, прозрачность можно анимировать/клиппить и таким образом создать эффект плавного перехода одной текстуры в другую – например, постепенного покрытия ландшафта снегом. Возможности открываются самые широкие!

Шейдер ландшафта и декали

Шейдер ландшафта и декали

Наконец-то добавил в Dagon специализированный материал для объекта Terrain – 4-канальный шейдер ландшафта, поддерживающий карты нормалей.

До этого также появилась поддержка отложенного рендеринга декалей (deferred decals) – текстур, проецируемых на статические объекты. При помощи декалей можно сделать на поверхностях различные следы, пятна, надписи, граффити, мелкий мусор и т.д. Для декалей поддерживаются карты нормалей, PBR и излучения света, так что они позволяют разнообразить сцену с высокой степенью реалистичности. Реализованы они путем блиттинга текстур в G-буфер – таким образом, декали могут быть отрисованы поверх уже отрендеренной геометрии с возможность смешивания цвета, нормалей и других атрибутов поверхности по альфа-маске. В демо-приложении Dagon декали используются для рендеринга следов игрока на земле: