DirectX 11 におけるディファード・シェーディング

ドキュメントの概要: Daniel Wright により作成。

概要

ディファード・シェーディングは、動的な光源を非常に効率的に (ただし、限られた機能群で) レンダリングするテクニックです。従来の「Unreal Engine 3」の光源処理は、前方シェーディング (forward rendering) と呼ばれます。これは、シーンのメッシュをレンダリングしている間に光源処理を計算するからです。ディファード・シェーディングを用いれば、ディフューズカラーなどのようなマテリアル プロパティがレンダリングターゲット (GBuffers と呼ばれる) の中に保存され、その際光源処理が行われることなくメッシュがレンダリングされます。その後、「ディファード」パスにおいて、所定のピクセルについて Gbuffers からマテリアル プロパティを各光源が参照し、これに基づき光源処理が計算されます。

GBuffers に保存されるマテリアル プロパティの視覚化。

（フルサイズの表示には画像をクリック）

ディファード・シェーディングによってレンダリングされた光源は、前方シェーディングによってレンダリングされた光源よりも 10 倍高速です。GDC 2011 (ゲーム デベロッパーズ カンファレンス 2011) の技術デモンストレーションでは、導入シーンの動的な光源が 123 あり、キャラクターの肌と髪の上を除いて、そのすべての光源でディファード・シェーディングが使用されました。ただし、ディファード・シェーディングは動的シャドウイングを高速化するものではありません (すでに「Unreal Engine 3」においてディファードされています)。したがって、動的シャドウイングの光源を何百ともてることにはならないのです。

GDC 2011 の技術デモンストレーションのスクリーンショットです。キャラクターと環境を光源処理するために使用されている 123 個の光源のディフューズ寄与を示しています。

GDC 2011 の技術デモンストレーションのスクリーンショットです。ディファード・シェーディングによって光源処理されたピクセルが緑色になっています。

ディファード・シェーディングの大部分は透明な最適化として、標準的な前方シェーディングとともに使用されるように設計されています。現在のところ、シーンのどの部分でディファード・シェーディングを使用し、どの部分で前方シェーディングを使用しているかを示すツールはありません。ただし、このツールは非常に便利なため、作成を計画しています。

制限

現在、ディファード・シェーディングは以下の条件でのみ使用できます。

• マテリアルが不透明で、Phong 光源処理モデルを使用し、サブサーフェス スキャタリングを使用しない。
• メッシュが、サポートされている光源チャンネル (Dynamic、Cinematic 1-3) のどれかを使用している。 BSP（バイナリ空間分割）、Static、Dynamicも同様のチャンネルとして扱われる。
• 光源が、サポートされている光源チャンネル (Dynamic、Cinematic 1-3) のどれかを使用している平行光源であるか、移動可能な点、スポットである。 BSP（バイナリ空間分割）、Static、Dynamicも同様のチャンネルとして扱われる。

さらに、マテリアル プロパティがディファード・シェーディングによって光源処理される場合、次のような制限があります。

• マテリアルのディフューズ値が 0 から 1 の間にクランプされる。
• マテリアルのスペキュラ値が 0 から 1 の間にクランプされる。
• マテリアルのスペキュラの累乗が 0 から 500 の間にクランプされる。

シネマティックス光源処理

シネマティックス光源処理では通常、光源チャンネルが使用され、どの光源がどのオブジェクトに影響を及ぼすかを制御します。また、シネマティックスのキャラクターに影響を及ぼす、環境とは別の光源セットがあります。キャラクターと環境の光源は両方とも、Dynamic および Cinematic 1-3 の光源チャンネルが使用される限り、ディファードされてレンダリングされます。

また、bNonModulatedSelfShadowing または bSelfShadowOnly を使用する光源には、ディファード・シェーディングを使用する高速パスがあります。