Forward Render

傳統(tǒng)的渲染方式，你提供給顯卡形狀Mesh，它將其打散成一堆節(jié)點(diǎn)，接著經(jīng)過(guò)一系列的變換和分割成為Fregment或者像素，在呈現(xiàn)在屏幕之前已經(jīng)完成了所有的渲染處理。

這是相當(dāng)線性的，每一個(gè)形狀都會(huì)在生成完整圖像之前經(jīng)過(guò)流水線的每一個(gè)階段。

Deferred Rendering

中文稱為延遲渲染，渲染的工作被放在最后，直到所有的形狀到都完成了前面的工作，一旦所有需要的緩沖建好，就直接被讀進(jìn)一種著色算法中，合并在一起從而得出最后的結(jié)果。 這樣，著色一個(gè)場(chǎng)景所需的計(jì)算和內(nèi)存的帶寬被減少到了這些可見(jiàn)的部分中，從而降低了著色深度的復(fù)雜性。

***G Buffer *- 指Geometry Buffer，亦即“物體緩沖”。區(qū)別于普通的僅將顏色渲染到紋理中，G-Buffer指包含顏色、法線、世界空間坐標(biāo)的緩沖區(qū)，亦即指包含顏色、法線、世界空間坐標(biāo)的紋理。由于G-Buffer需要的向量長(zhǎng)度超出通常紋理能包含的向量的長(zhǎng)度，通常在游戲開(kāi)發(fā)中，使用多渲染目標(biāo)技術(shù)來(lái)生成G-Buffer，即在一次繪制中將顏色、法線、世界空間坐標(biāo)分別渲染到三張浮點(diǎn)紋理中。

常見(jiàn)的做法是將顏色，深度和法線分別渲染到不同的buffer里面，在最后計(jì)算光照的時(shí)候的通過(guò)這三個(gè)buffer和光源的信息計(jì)算出最終pixel的顏色。

Color, Depth, and Normal buffer

Final lighting (shading) result generated using the three buffers

比較

在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Forward Rendering 的渲染管線里，對(duì)于每個(gè)光源，必須計(jì)算場(chǎng)景中每個(gè)頂點(diǎn)的光照（使用Vertex shading）。假設(shè)場(chǎng)景中有100個(gè)物體，每個(gè)物體有1000個(gè)頂點(diǎn)，那就差不多有100000個(gè)多邊形，顯卡處理這個(gè)量集的定點(diǎn)數(shù)是很隨意的，但是當(dāng)把這些多邊形發(fā)送到fregment shader中進(jìn)行處理, 在這里的光照計(jì)算會(huì)消耗大量的性能。

開(kāi)發(fā)者總是試圖將更多的光照計(jì)算放到Vertex Shader而不是放到fregment shader，這樣能夠節(jié)省很多性能。每一塊可見(jiàn)的片段都會(huì)進(jìn)行昂貴的光照的計(jì)算，不管它是不是被其他的片段遮擋，度過(guò)屏幕的像素是1024 * 768，那么將有將近800000個(gè)像素需要渲染，那么渲染的每一幀在都可能在在fregment shader 中進(jìn)行數(shù)百萬(wàn)次，甚至那些經(jīng)過(guò)深度測(cè)試已經(jīng)被遮擋的像素也要被計(jì)算，這樣將會(huì)造成很大的性能浪費(fèi)。

更可怕的是，當(dāng)你在場(chǎng)景中再加上一盞燈的時(shí)候，那么fragment shader又要為這個(gè)光源再重新計(jì)算一遍，想像一下一條滿是燈光的街道...

Forward Rendering渲染的復(fù)雜度可以用O(num_geometry_fragments * num_lights)來(lái)表示，可以看出復(fù)雜度和集合體的面數(shù)還有光源的數(shù)量正相關(guān)。

一些引擎通過(guò)一些算法進(jìn)行了優(yōu)化，比如太遠(yuǎn)處的光源不參與計(jì)算，合并光源，或者使用light map(只能是靜態(tài))，但是i如果想要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多光源，那就需要一個(gè)更好的解決方案。

Deferred Rendering 就是一個(gè)很好的解決方案。它能夠很好的減少渲染物體的數(shù)量，也就是渲染片段的數(shù)量，在進(jìn)行光照計(jì)算的時(shí)候用的是屏幕上的像素?cái)?shù)量，而不是所有片段像素的總和。它的光照渲染的時(shí)間復(fù)雜度可以用O(screen_resolution * num_lights)來(lái)表示，他和場(chǎng)景中物體的數(shù)量是無(wú)關(guān)的，只和光源數(shù)量有關(guān)。

如何抉擇

簡(jiǎn)單的回答是，如果你使用的是很多動(dòng)態(tài)光源，那么就使用Deferred Rendering，但是它也有一些缺點(diǎn)：

1.需要比較新的顯卡，支持多目標(biāo)渲染；

2.需要很大的顯卡帶寬，用來(lái)傳遞Buffer；

3.不用處理透明的對(duì)象（除非把Forward rendering 和 Deferred rendering結(jié)合起來(lái)）；

4.沒(méi)法用傳統(tǒng)的抗鋸齒方法， 比如MSAA，但是屏幕空間的FXAA是適用的；

5.只能使用一種材質(zhì)，但是有一種解決方法是Deferred Lighting；

6.陰影的數(shù)量還是和光源的數(shù)量有關(guān)。

如果游戲中沒(méi)有很多的光源并且需要兼容老的設(shè)備，那么最好選擇Forward Rendering，然后采用靜態(tài)的Light map，效果也很不錯(cuò)。

參考

Forward Rendering vs. Deferred Rendering - http://gamedevelopment.tutsplus.com/articles/forward-rendering-vs-deferred-rendering--gamedev-12342

Deferred shading - http://en.wikipedia.org/wiki/Deferred_shading#Deferred_lighting

Deferred Shading Rendering Path - http://docs.unity3d.com/Manual/RenderTech-DeferredShading.html

Forward Rendering Path - Detailshttp://docs.unity3d.com/Manual/RenderTech-ForwardRendering.html