OpenGL灯光限制

Question

OpenGL灯光限制

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当我阅读《RedBook》时，我感到很困惑，因为OpenGL在场景中最多只能有8个灯光（数字取决于实现，但应该在8左右）。

但是我可以想象出需要更多灯光的情况，所以我认为在游戏开发中有一些技巧。例如，你有一个有50个路灯的非常长的街道，或者你可以有20个人的小队都使用手电筒。你如何模拟这些情况？问题在于，灯光只照亮网格的一部分，而不是源和对象之间的整个锥形区域，因此如果我们没有100％干净的空气，还必须进行某种形式的模拟。这是如何完成的，并且游戏运行流畅？（我也读到启用所有8个灯光可能会降低FPS）

- Raven

3个回答

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在计算机图形学中，光照是一个非常复杂的话题。

最重要的当然是对象的照明，模拟真实世界的光照效果或我们所追求的效果。为了近似实现我们想要达到的真实效果，光照环境可以由许多光源组成。

OpenGL的光照实现是动态的光源，它们是抽象的光点，可以“照亮”（即赋予颜色）渲染的顶点（用于渲染三角形）。...顶点被照亮后，每个光源都会对其产生颜色贡献。

正如您所提到的，启用更多的光源会使渲染过程需要更长的时间。为了将其最小化，您有不同的可能性。

光源剔除（排除那些对颜色影响太小的光源），并使用光属性（距离、锥体、衰减、视点和遮挡物）来确定这一点。
静态照明，使用纹理来模拟永远不会移动的物体上的光照。

OpenGL固定光照会对顶点颜色产生贡献，这些颜色与其他顶点颜色插值以光栅化三角形。如果几何形状由少量三角形组成，则无法在每个三角形内看到任何光锥，因为它的片段颜色是三个颜色（三个顶点）的插值结果。

为了实现更精确的光照，软件应像对顶点进行染色一样确定每个片段（像素）的颜色（像素光照），但是正如您所理解的那样，可能会有比顶点更多的像素。

一种方法是在光栅化阶段计算每个几何形状像素的光的贡献（使用着色器或OpenGL扩展），或者使用延迟光照确定像素颜色。

延迟光照使用多个纹理（对应于视口）来存储每个显示像素的光参数。通过这种方式，在生成图像后执行光计算，仅为每个像素确定一次像素光贡献，而不是为每个几何像素确定一次。

- Luca

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游戏中用到的一个技巧是使用纹理来模拟光线。因此，在您的路灯示例中，“亮着的”区域实际上将是更亮的纹理图像。只有最近的灯光才能成为光源以获得正确的效果。

还有类似的方法，其中半透明纹理或带有透明锥的纹理被覆盖在场景上，以产生相同的效果。

请不要忘记，实时计算阴影等意味着必须从光的视角渲染场景，以计算任何给定位置的光强度。因此，对于8个光源，您需要在实际呈现场景之前渲染场景（或场景的部分）多达8次。即使这是在GPU而不是CPU上完成的，它也非常昂贵。

- ChrisF

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可以查看英文原文，
原文链接

- alxx · Accepted Answer

“8个灯光”是固定GL管线的限制，您可以启用它们中的每一个，设置模式、参数等。现在您有了像素着色器，灯光是在着色器内完成的。在那里，您可以使用大量动态（未嵌入纹理中）灯光。您只需要充分提供所有这些灯光的参数（也许在一个纹理中），并测试您的着色器能够处理多少个灯光。此外，在着色器中，您可以剔除太弱的灯光（对像素值的贡献太少）或距离太远的灯光。

更新：具有分支的复杂着色器甚至可以生成灯光（想象一下长街或圣诞树）。这可能比提供大量参数更有效率。