從<上古卷軸5>看幾個半透明渲染問題

作者：巧克力喬斯達│2022-01-09 22:57:02│巴幣：26│人氣：266

順便推坑有玩Skyrim的人Beyond Reach這個劇情MOD

氣氛偏向黑暗、鬱展開，苦樂參半的結局已經算最好的了，但十分傑出

早期版本一堆BUG，現在版本除了一些語音對白不完善之外，可玩性已經提高很多了

然後，回歸正題

§遊戲裡的半透明物件是?

很直觀的，就是一些半透明物件像是水面、煙霧、火花等等

而半透明物件的渲染原理其實是Blending，假設你的煙霧透明度設定成30%

那輸出結果就會是: (煙霧計算結果) * 0.7 + (背景顏色) * 0.3

背景顏色就是目前Render Target(畫布)的狀態

遊戲引擎通常會先完成不透明物件的渲染，再畫半透明物件

除了Blending以外另有Additive(加色法)、Subtract(減色法)等等不同種混色方式

遊戲引擎亦會把半透明物件以back-to-front的順序渲染，確保半透明結果正確Blending

那麼接下來就看看幾個半透明物件問題

§問題一 - 水柱的水花和水面有切邊?

盜賊公會任務結尾的場景

這個水花particle，很顯然是畫成Quad Mesh，然後始終面向鏡頭(Billboard)

而水面是一個plane，mesh跟mesh交錯就少不了切邊問題

透過Soft Particle這個小技術可以讓particle跟場景物件做柔邊

在Skyrim，如果霧氣水花打在陸地上確實也是有柔邊效果

怎麼到了半透明水面上就失效了?

這與Soft Particle的實作原理有關，當渲染soft particle時，會把場景深度值拿來跟粒子當前的深度做比對，越接近被場景(例如上圖的平面)蓋掉的時候，就會用算式去把效果淡出掉，這樣就能達成soft particle了

但我們都知道半透明物件為了確保正確疊加，從後面畫到前面

沒有輸出深度，缺乏了這個資訊當然就沒辦法做soft particle了

解法: 修改Rendering Pipeline，支援Transparent Depth

輸出半透明物件的深度在AAA遊戲也已經見怪不怪了

流程大致上是:

Opaque Depth Pass - Stored in Depth Buffer A
Copy Depth Buffer A to B
Transparent Depth Pass - Stored in Depth Buffer B
Opaque Base Pass, depth test with Depth Buffer A
Transparent Base Pass, depth test with Depth Buffer A, but use Buffer B as input for soft effects

這樣就能在不影響其他渲染結果的情況下，一樣持有半透明物件的深度資訊，來解決這個問題

而半透明的深度輸出，其實是沒有適當的方法讓深度值也"半透明"的

水面如果是一個plane，那就是直接輸出這個plane的深度值

不太可能根據透明度來調整深度值，因為深度值代表的就是該物件的實際深度，怎麼調整都怪

所以比較前面的半透明物件深度值會蓋掉後面的，但也足夠解決這個問題了

如果真的遇到那種需要簍空的半透明物件，以alpha test的方式輸出深度就好

§問題二 - 水面上看得到水柱，水面下看不到?