前向渲染和延迟渲染
🌈 前向渲染（Forward Rendering）和延迟渲染（Deferred Rendering）——详细阶段对比
这两种渲染方式都属于 基于光照的渲染管线（Lighting Pipeline），区别在于光照和材质的计算时机不同。
🎯 一、前向渲染（Forward Rendering）
✅ 渲染阶段流程：
每个物体 → 顶点着色器 → 光栅化 → 片元着色器（计算光照） → 合并输出到帧缓冲
🚩 每个阶段解释：
| 阶段 | 作用 | 关键点 |
|---|---|---|
| 1️⃣ 顶点着色器 | 处理模型的顶点（变换到屏幕空间） | 模型、视图、投影矩阵 |
| 2️⃣ 光栅化 | 将三角形“填充”为像素（片元） | GPU自动处理 |
| 3️⃣ 片元着色器 | 每个像素计算颜色，此时就计算光照！ | 光照开销大 |
| 4️⃣ 合并输出 | 输出最终像素颜色到帧缓冲 | 支持透明效果 |
🟢 优点：
-
实现简单，渲染路径直接
-
透明对象支持良好
-
所有硬件都支持
🔴 缺点：
-
每个像素都要重复计算光照
-
光源多了性能急剧下降
-
阴影、全局光照不易扩展
🎯 二、延迟渲染（Deferred Rendering）
✅ 渲染阶段流程（更复杂）：
1. 几何阶段（Geometry Pass）：所有物体 → 写入 G-buffer（记录位置、法线、材质信息）2. 光照阶段（Lighting Pass）：每个像素 → 读取 G-buffer → 统一计算光照3. 合成阶段（Composition Pass）：合成所有信息输出最终颜色
🚩 阶段细节：
| 阶段 | 内容 | 数据 |
|---|---|---|
| 1️⃣ 几何阶段 | 所有物体写入 G-buffer | 位置、法线、反射率、颜色、深度等 |
| 2️⃣ 光照阶段 | 使用 G-buffer 对每个像素统一处理光照 | 高效统一处理多个光源 |
| 3️⃣ 合成阶段 | 最终输出颜色图像 | 可加后期处理（Bloom、HDR等） |
🟢 优点：
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多光源性能优越（只计算一次像素）
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易于集成后处理效果（如Bloom、SSA0）
-
几何与光照解耦，灵活
🔴 缺点：
-
不支持透明对象（因为没有透明顺序）
-
消耗显存大（多个G-buffer）
-
不适合低端设备
🧪 对比总结表：
| 比较项 | 前向渲染 | 延迟渲染 |
|---|---|---|
| 光照计算 | 每物体每像素 | 每像素一次，统一光照 |
| 光源数量 | 少则性能好，多则急剧下降 | 多光源效率更高 |
| 支持透明 | ✅ 支持良好 | ❌ 支持差 |
| 后处理 | 较困难 | 容易扩展 |
| 内存占用 | 低 | 高，需要多个缓冲区 |
| 实现复杂度 | 低 | 高，需要设计G-buffer |
📘 初学者建议：
| 建议 | 说明 |
|---|---|
| 学习顺序 | 先理解前向渲染，再学习延迟渲染 |
| 推荐路径 | Cocos / Unity 都默认使用前向渲染，也提供延迟渲染（在高质量设置中） |
| 着重点 | 理解 为什么延迟渲染更适合多光源环境，以及 它为何不适合处理透明物体 |
📎 附加资料（可选）
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G-buffer 通常包含哪些内容：
-
worldPos: 世界坐标 -
normal: 法线向量 -
albedo: 反照率 -
specular: 镜面系数 -
depth: 深度信息
-
新的一篇==========================================
延迟渲染的几何阶段和光照阶段（Lighting Pass）都会走顶点着色器和片段着色器，不过有区别
下面我给你详细拆解这个流程，作为初学者能快速理解：
🌟 延迟渲染的两个主要阶段回顾：
| 阶段 | 用途 | 使用顶点/片元着色器？ | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1️⃣ 几何阶段（G-Buffer Pass） | 把场景信息写入 G-Buffer（颜色、法线、深度等） | ✅ 会走顶点和片元着色器 | 每个物体一个一个画 |
| 2️⃣ 光照阶段（Lighting Pass） | 利用 G-buffer 数据，逐像素计算光照 | ✅ 也会走顶点和片元着色器 | 通常只画一个全屏 Quad |
🧩 光照阶段怎么还用“顶点着色器”？
这个顶点着色器非常简单！
我们会画一个 全屏幕的矩形（Full-Screen Quad），通常由 2 个三角形组成。
顶点着色器的作用是：
-
把这 4 个顶点从局部坐标变换到屏幕坐标。
-
输出纹理坐标（UV）给片元着色器。
📌 示例顶点着色器代码（伪代码）：
attribute vec2 a_position;
varying vec2 v_uv;void main() {v_uv = a_position * 0.5 + 0.5; // [-1,1] → [0,1]gl_Position = vec4(a_position, 0.0, 1.0); // 投影到屏幕空间
}
💡 光照阶段的“片元着色器”做了什么？
片元着色器会：
-
从 G-buffer 读取当前像素的：
-
位置（或重建位置）
-
法线
-
材质属性（如颜色、金属度、粗糙度）
-
-
对每个光源进行逐像素光照计算
-
输出最终颜色
📌 示例片元着色器伪代码：
varying vec2 v_uv;uniform sampler2D u_albedo;
uniform sampler2D u_normal;
uniform sampler2D u_position;void main() {vec3 albedo = texture2D(u_albedo, v_uv).rgb;vec3 normal = texture2D(u_normal, v_uv).xyz;vec3 position = texture2D(u_position, v_uv).xyz;vec3 lightDir = normalize(lightPos - position);float NdotL = max(dot(normal, lightDir), 0.0);vec3 color = albedo * lightColor * NdotL;gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
}
✅ 所以总结：
| 阶段 | 顶点着色器作用 | 片元着色器作用 |
|---|---|---|
| 几何阶段 | 变换物体顶点位置 | 输出 G-buffer 数据 |
| 光照阶段 | 绘制全屏 Quad（输出 UV） | 从 G-buffer 获取数据进行光照计算 |
🚀 延伸补充：
-
全屏 Quad 不需要复杂变换，所以光照阶段的顶点着色器很简单，不涉及模型矩阵。
-
光照阶段最关键的是片元着色器中的光照计算。
-
多数延迟渲染框架中，光照阶段只有一个 Draw Call，但可以处理成百上千个光源。
新的一篇==========================================
✅ 回答：
是的，延迟渲染中的 Lighting Pass 也会走一遍顶点着色器和片段（片元）着色器。
但：
-
顶点着色器很简单，仅用于生成一个全屏四边形（Full-Screen Quad）。
-
真正进行光照计算的是片元着色器。
🌈 延迟渲染两个阶段对比（都走完整管线）：
| Pass 阶段 | 走顶点着色器？ | 走片元着色器？ | 用途 |
|---|---|---|---|
| Geometry Pass（几何阶段） | ✅ 是 | ✅ 是 | 渲染场景所有物体，写入 G-Buffer（颜色、法线、深度等） |
| Lighting Pass（光照阶段） | ✅ 是 | ✅ 是 | 渲染一个全屏 Quad，从 G-Buffer 读取数据，计算光照 |
🔍 Lighting Pass 为何还要走顶点着色器？
因为我们需要在屏幕上画一个全屏幕矩形（Full-Screen Quad）
这个矩形也有顶点，需要送进 GPU 渲染：
过程如下：
1️⃣ 顶点着色器：- 输入全屏 Quad 的顶点位置（例如左下角 [-1,-1]）- 输出到裁剪空间（gl_Position）- 生成对应 UV 坐标传给片元着色器2️⃣ 光栅化：- 把这个矩形切成像素3️⃣ 片元着色器：- 对每个像素，从 G-Buffer 取出该点的材质、法线、深度信息- 计算光照结果（如漫反射、镜面反射、PBR 等）
✅ Lighting Pass 的顶点着色器通常如下（GLSL 示例）：
attribute vec2 a_position; // [-1,-1] ~ [1,1]
varying vec2 v_uv;void main() {gl_Position = vec4(a_position, 0.0, 1.0);v_uv = a_position * 0.5 + 0.5; // 映射到 [0,1] UV
}
✅ Lighting Pass 的片元着色器通常如下：
varying vec2 v_uv;uniform sampler2D u_albedo;
uniform sampler2D u_normal;
uniform sampler2D u_position;void main() {vec3 albedo = texture2D(u_albedo, v_uv).rgb;vec3 normal = texture2D(u_normal, v_uv).xyz;vec3 position = texture2D(u_position, v_uv).xyz;vec3 lightDir = normalize(lightPos - position);float NdotL = max(dot(normal, lightDir), 0.0);vec3 color = albedo * lightColor * NdotL;gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
}
🧠 总结：
| 内容 | 是否走 | 说明 |
|---|---|---|
| Geometry Pass 顶点着色器 | ✅ | 每个物体都跑一次，做变换 |
| Geometry Pass 片元着色器 | ✅ | 输出材质信息到 G-Buffer |
| Lighting Pass 顶点着色器 | ✅ | 只画一个全屏 Quad，输出 UV |
| Lighting Pass 片元着色器 | ✅ | 每像素从 G-Buffer 取数据并计算光照 |