【游戏开发】Cluster Light Culling是什么？

关于RenderPath

主流目前有Forward ,Deferred

而对于多光源，传统的Forward管线采用，一盏灯光灯光多渲染一遍物体的方法来绘制多光源，也就是Forward Add的方式，这种方式随着灯光的数量上涨，即会造成O(n*m)的复杂度。

而Deferred对于多光源，则是以先渲染图形信息GBuffer，然后延后处理灯光，O(n m)的复杂度。

为什么会突然好奇~~？

因为Cluster出现频率高。。还实现过总有一点蛋疼的感觉。。。当看到URP也有LightCulling时（不知道里面的实现有没有Tile）~就去了解一下...

Cluster Base Light Culling

无论是Deferred还是Forward,在灯光数量大的时候其实性能消耗还是很严重的，Deferred虽然解决了Forward Add在多光源下OverDraw和DC严重的问题。但也无法处理灯光数量巨大时(灯光范围影响小)。

普遍来说，如果不做Cluster，灯光机型剔除，基本的做法是用摄像机视椎体与点光（球体），与SpotLight(椎体)来进行碰撞检测做剔除。但是对于 Small light range，上千栈灯光，就很有必要做Tile / Cluster来剔除灯光。。

简单的原理理解：

1.划分Tile

给屏幕分Tile,如16x16为一个Tile，每个Tile都是一个视椎体，然后从ClipSpace转到View Space中计算，计算视椎体与每个灯光（点光球体/椎体）的相交来判定灯光是否剔除。

2.数据结构方面

1.Global Light List

2.Global Light Index List

3.Light Grid {Light Count,Light Start Offset}

按照理解，Light LIst,和Light Index List，就像VertexBuffer,和IndexBuffer,所以，最后计算完后，每个shader计算着色，也是通过 ClipPos->ScreenPos ->计算出TileIndex,得到LightGrid -> 再索引到 -> 对应的灯光信息。

3.Light Culling

1.如3dgep的教程，没有按照Depth来再分Slice 视椎体,是通过直接读取深度图，判定每个ThreadGroup (Tile)的min max Depth来决定视椎体裁剪灯光的。

2.Opaque和Transparent的裁剪因为mix max depth的原因， 有所不同，因为透明物体一般不会写入深度图，所以min depth必须=near plane,我们只能裁剪Opaque后面的灯光。

3.因为灯光是根据cluster来裁剪的，一个group Thread 包含TileSizexTileSize的线程数，每个线程都可以负责256次方的灯光，即线程1处理灯光{1,256,512...},线程2处理{2,257,513}，因为是整个Tile，所以遍历灯光当然分开到每个线程啦。 

4.Final shade

1.灯光剔除完成后，我们就知道了 每个Tile接受的LightList

2.通过ClipPos - > ScreenPos - >拿到对应的Tile->索引到灯光

3.遍历灯光计算灯光信息

总结：

Cluster的基本思路就是 分块，3dgep,只在2D上分了Tile,而在Emil Persson的pdf里面，则对比了几种cluster and depth的策略。

Cluster Light Culling,可以 用于Deferred (Tile base deferred)，也可以用于Forward（forward plus）,主要是用于用于减少灯光的复杂度。

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