在Deferred框架中轻松实现Decal
现代3D游戏经常会需要用到decal，子弹孔、脚印……传统的decal渲染从Quake 2时代开始就没怎么变过，通过画一个紧贴着物体的四边形来实现。问题一直很多，比如光照的不一致，z-fighting造成的闪烁，渲染状态的来回切换，等等。那么到了deferred框架中，这种情况会有所好转吗？
有趣的是，deferred框架内实现decal不但非常容易：100行之内的代码量，不到20分钟就能完成，而且非常稳定，完全没有上述各种缺点。更有趣的是，deferred的decal被至少三组不同的人都提出过完全相同的算法，都在讨论会出现的相同问题，只是被分别叫成了不同的名字。现在看看这三组：
- Crytek的Jan Krassnigg在2010年于Game Engine Gems 1里的一篇文章A Deferred Decal Rendering Technique提出了称为Deferred Decal的方法，同时他也在SIGGRAPH 2011的talk CryEngine 3: Reaching the Speed of Light中提到了一次。
- Avalanche Studios的Emil Persson在2011年的GPU Pro 2的文章中独立提出了Volume Decals，在他网站也给出了一个demo。
- Relic Entertainment的Pope Kim在SIGGRAPH 2012的一个talk中提出了Screen Space Decals。
既然这三种方法完全相同，我们其实只要讨论一种即可，统称为Deferred Decal。（顺便吐槽一下第三个，Screen Space Decals。作者不但是在看了前两个后提出了个毫无新意的东西，并且起了个奇烂无比的名字——很显然那东西不是screen space的。更恶心的是用了个SSD的缩写，嫌缩写混乱还不够多吗？他的ppt基本就是前两篇的问题，只是换成自己的图。遇到新问题直接就选择了避开，或者胡搞一个解法。）
Deferred Decal的基本思路就是，在G-Buffer建立之后，把每一个decal当作一个立方体迭加到G-Buffer上。对于G-Buffer中被立方体覆盖的像素，用decal的color和normal来替换掉。在PS中，只要
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | // 从eye坐标系转回decal立方体的坐标系 float4 decal_pos = mul(float4(pos_es, 1), inv_mv); // 忽略超过范围的像素 if (any(abs(decal_pos.xyz) > decal_pos.w)) { discard; } // 计算像素对应的decal纹理坐标 decal_pos /= decal_pos.w; texcoord = float2(decal_pos.x, -decal_pos.y) * 0.5f + 0.5f; |
由于操作的对象是整个G-Buffer，包括normal、diffuse、specular、shininess，所以这样的decal可以修改掉其中任何一个属性，并且在光照阶段不会增加任何开销。这也是传统的decal系统很难做到的。这里我贴了一个shininess很高的decal：
这种方法的最常见问题是，因为立方体的覆盖面积远远大于decal，有时候会在不该贴的地方贴上了拉伸严重的。解决方法是把decal立方体的normal和G-Buffer中的normal作比较，如果差别较大，就忽略掉。但因为写入的目标是G-Buffer，decal的PS就没法读取G-Buffer。所以我的方法是在PS里读取相邻点的depth，计算一个screen space normal（就好像Edge AA里做的一样），把它和decal立方体的normal比较。下面比较了没加此处修正和加上后的区别：
修正前：
修正后：
另一个常见问题就是视点进入decal立方体后，由于culling的关系，decal消失。解决方法是在那种情况下改成画back face。
在deferred下实现decal就这么简单！
