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Lighting Channels 使用及原理

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本文主要是近期对lighting Channels 源码学习记录

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Lighting Channels 使用及原理

字面解释

通过light channel设置可以实现灯光分层对不同层物体的影响
只影响对不透明物体的光照，不影响半透 or Mask材质

开启light channels后在光照计算前多一步CopyStencilToLightingChannelTexture，大致计算时间在0.08ms

内部解析

通过截帧可以看到采样光照的时候采样一张uint 的Texture作为LightingChannelsMask进行计算：

通过查阅代码可知道：
DeferredShadingRenderer.cpp 中 通过 CopyStencilToLightingChannelTexture 函数初始化LightingChannelsTexture。

通过 FCopyStencilToLightingChannelsPS shader实现从stencil贴图中读取到LightingChannels

通过查阅源码可以得知UE对Lighting ChannelsMask进行位运算压缩，将多种情况压缩到3位存储到LightingChannelTexture：

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// EngineTypes.h
/** Converts lighting channels into a bitfield */  
inline uint8 GetLightingChannelMaskForStruct(FLightingChannels Value)  
{  
   // Note: this is packed into 3 bits of a stencil channel  
   return (uint8)((Value.bChannel0 ? 1 : 0) | (Value.bChannel1 << 1) | (Value.bChannel2 << 2));  
}


具体示例我用下表展示：

lightingChannelsMask == 0 -> 0001 -> 1
lightingChannelsMask == 1 -> 0010 -> 2
lightingChannelsMask == 2 -> 0100 -> 4
lightingChannelsMask == 0，1 -> 0011 -> 3
lightingChannelsMask == 0，2 -> 0101 -> 5
lightingChannelsMask == 1，2 -> 0110 -> 6
lightingChannelsMask == 0，1，2 -> 0111 -> 7

Lighting Channels 统一合并在 stencil Texture，以下是SceneRenderTarget中对Lighting channels 进行的划分：

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// SceneRenderTargets.h

* Stencil layout during basepass / deferred decals:  
*     BIT ID    | USE  
*     [0]       | sandbox bit (bit to be use by any rendering passes, but must be properly reset to 0 after using)  
*     [1]       | unallocated  
*     [2]       | Distance Field Representation  
*     [3]       | Temporal AA mask for translucent object.  
*     [4]       | Lighting channels  
*     [5]       | Lighting channels  
*     [6]       | Lighting channels  
*     [7]       | primitive receive decal bit

在写入DeferredLightUniforms前，UE已进行位移运算将stencil值调整到lighting channel对应的位数（具体可看：STENCIL_LIGHTING_CHANNELS_MASK）

在shader中通过位运算可计算出通道
light channel == 1 : DeferredLightUniforms.LightingChannelMask & 0x6

Notes: 在UE延迟渲染中，会将stencil值在Decal之前将stencil值拷贝到LightingChannelsTexture , 因为后面延迟贴花会重写这些值

参考

https://docs.unrealengine.com/4.27/en-US/BuildingWorlds/LightingAndShadows/LightingChannels/