Deferred Rendering Transparency

Shader Study (http://cafe.naver.com/shader.cafe)

Codevania (http://codevania.tistory.com)

INDEX

• Introduction• Transparency– Deferred Rendering– Overview DRT– Rendering DRT

• Result Discussion– Performance– Downsides

• Summary and Future Work• References

• Introduction• Transparency– Deferred Rendering– Overview DRT– Rendering DRT

• Result Discussion– Performance– Downsides

• Summary and Future Work• References

Transparency

• 렌더링 엔진에서 필수적인 부분

• glass, water, smoke, fire, or decals 렌더링 시에 필요

• 불행히도 , deferred rendering 에서 가장 문제가 있는 부분 중에 하나임

Transparency

Deferred Rendering

• 장점–중복된 정점 변환 피할 수 있음–아주 많은 동적 조명 사용–깊이 복잡도 감소– Early Z-buffer 로 부하가 줄어듬

• 단점–투명도를 다룰 수 없다– H/W Anti-Aliasing 이 지원 안됨

뭐가 장단점 ?

Deferred Rendering Transparency

• 불투명 , 투명 오브젝트간의 lighting consistency 를 제공

Deferred Rendering Transparency

• 핵심 아이디어– Geometry Phase: 투명 오브젝트를

불투명 오브젝트와 함께 interlace.– Perform Lighting– Composition Phase:

de-interlace and blend them.

• 장점– G-buffer 에 저장될 transparency alpha 만 필요–추가적인 데이터 , 파이프라인 변경 필요 없음

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• Result Discussion– Performance– Downsides

• Summary and Future Work• References

Transparency

• 부분적으로 투명한 색을 background 와 조합하는 처리

• Source, Destination 의 두 컬러를 필요로 함

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• Result Discussion– Performance– Downsides

• Summary and Future Work• References

Deferred Rendering Phases

• Geometry phase

• Lighting phase

• Composition phase

• Post-processing phase

Splitting the rendering pipeline

• Render opaque objects–모든 불투명 오브젝트들을

deferred rendering 으로 렌더링–최종 조합된 이미지를 얻기 위해

G,L,C phase 를 수행

• Render transparent objects–뒤에서 앞으로 정렬된 모든 투명 오브젝트들을

렌더링– deferred rendering 된 최종 이미지와

blend 시킨다

Problems

• lighting inconsistency

• split pipelines 를 위한 추가적인 관리와 코드 필요

• 투명 오브젝트를 그리기 위한 traditional rendering

Alpha-to-Coverage

• Transparency 에 대한 해법• 불행히도 , 

블렌딩을 위해 높은 레벨의 supersampling 이 요구되는데 ,  이것은 deferred-rendering에서 잘 제공되지 않음 .

New Approach

• Deferred rendering 을 사용할 때 투명 오브젝트들의 lighting consistency 문제를 해결하는 알고리즘

• Deferred Rendering Transparency 로 명명

• 장점– Lighting consistency– Simple and robust– Speed

Lighting consistency

• 투명 /불투명 오브젝트들이 같은 lighting pipeline 을 사용하기 때문에 동일한 lighting quality 를 보여줌

• lighting glitches 없이 불투명 오브젝트들이 서서히 fade out 됨

Simple and robust

• No pipeline change

• No additional object sorting or object separation

• 추가적인 코딩 없이 , 정점 레벨과 텍스처 레벨의 투명도를 다 처리할 수 있음

Speed

• Only + 7~10 shader instruction

• Only + 2 texture fetch

• No additional render targets switching

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• Result Discussion– Performance– Downsides

• Summary and Future Work• References

Deferred Rendering Transparency

• 기존의 deferred rendering 에 삽입할 pixel shader code 조각 2 개 필요

– G-phase 에서 투명 오브젝트들을 interlace

– C-phase 에서 투명 오브젝트들을 de-interlace 시키고 background 와 blend 시킴

In the G-buffer Creation phase

In the Composition phase

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• Summary and Future Work• References

Geometry Phase

• 모든 투명 /불투명 오브젝트들 렌더링• 알파 테스팅 활성화

• 마치고 , deferred rendering 에서 하던 데로 lighting pass 수행

Composition Phase

• Color, lighting RT 들이 조합됨• 픽셀 쉐이더에서–투명 오브젝트를 백그라운드와

de-interlace & blend

Artifacts at the edges

Fix the problem

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• Result Discussion– Performance– Downsides

• Summary and Future Work• References

PC spec

• Intel 2.4GHz• 2GB RAM• NVIDIA GeForce 8800 GTS

기본 DR 에 추가된 instruction

• Geometry phase– 7 arithmetic instructions– 0 texture instructions

• Composition phase– 10 arithmetic instructions– 3 texture instruction (point sampled)

Result of test

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• Result Discussion– Performance– Downsides

• Summary and Future Work• References

Downsides

• Vertical blur–투명 오브젝트에서 2- 픽셀 버티컬 블러가

약간 보임• interlacing  정보가 손실되기 때문

–이것은 투명 오브젝트들에 대한 정보를 보존하기 위해 vertical oversampling 으로 해결 가능• 하지만 성능이 심각하게 떨어진다 .

• Jaggy edges• Only one transparency layer

Downsides

• Vertical blur• Jaggy edges–앨리어싱 . 래스터 그래픽스에서 피할 수 없는 문제–투명 오브젝트들의 경계에서

약간의 jaggy edge 들이 보인다 .

• Only one transparency layer

Downsides

• Vertical blur• Jaggy edges• Only one transparency layer–알고리즘의 태생적 한계–최근접 투명 오브젝트만이 보인다 .

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• Result Discussion– Performance– Downsides

• Summary and Future Work• References

Future Work

• Better de-interlacing– C-phase 에서 더 나은 de-interlacing 처리로

jagged edge 효과를 줄일 수 있다–아마 (?) 텍스처 read 수를 줄일 수 있을 것임

• Blending modes• Vertical blur

Future Work

• Better de-interlacing• Blending modes–추가적인 픽셀 속성을 가져서 ,

다른 유용한 블렌딩 모드들을 구현 가능–multiply, add, overlay

• Vertical blur

Future Work

• Better de-interlacing• Blending modes• Vertical blur–이 문제에 대한 빠르고 간단한 솔루션이

연구되어야 한다–예를 들면 , 2 개의 8bit color 값들을

16bit render target 에 저장하는 것 ...

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• Result Discussion– Performance– Downsides

• Summary and Future Work• References

References

• Alpha-to-coverage in depth, ShaderX 5• Deferred shading, GDC 2004• The triangle processor and normal vector

shader, SIGGRAPH 1998

Lisence