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title: GBuffer&Material&BasePass
date: 2023-12-08 17:34:58
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# # GBuffer
UE5 GBuffer内容：
```c#
OutGBufferA = WorldNormal/PerObjectGBufferData
OutGBufferB = Metallic/Specular/Roughness/EncodeShadingModelIdAndSelectiveOutputMask(GBuffer.ShadingModelID, GBuffer.SelectiveOutputMask);
OutGBufferC = BaseColor/GBufferAO
OutGBufferD = GBuffer.CustomData;
OutGBufferE = GBuffer.PrecomputedShadowFactors;

// 0..1, 2 bits, use CastContactShadow(GBuffer) or HasDynamicIndirectShadowCasterRepresentation(GBuffer) to extract  
half PerObjectGBufferData;
```

ToonGBuffer修改&数据存储：
```c#
OutGBufferA = PerObjectGBufferData => 可以存储额外的有关Tonn渲染功能参数。
OutGBufferB:Metallic/Specular/Roughness => ToonHairMask OffsetShadowMask/SpcularMask/SpecularValue
OutGBufferD = CustomData.xyzw => ShaderColor.rgb/NoL
OutGBufferE = GBuffer.PrecomputedShadowFactors.xyzw => /RimLightMask/DiffuseOffset/RimLightWidth
OutGBufferF = velocity => OutlineWidth/OutlineID/OutlinePaint/OutlineZShift
```



```
| GBuffer  | 表头                                                                                  |
| -------- | ------------------------------------------------------------------------------------- |
| GBufferB | OffsetShadowMask SpcularMask SpecularValue EncodeShadingModelIdAndSelectiveOutputMask |
| GBufferD | ShaderColor.rgb NoL                                                                   |
| GBufferE |                                                                                       |
| GBufferF | ID                                                                                    |
```

## Ba8eColor与ShadowColor
- 原神里ShadowColor还会接收其他物体的阴影投射，没有自投影;蓝色协议可能也没有自投影。
  
BaseColor与ShadowColor的过渡需要Step、Feather、Offset等参数，可以直接制作一个HalfLambert的渐变贴图之后使用View传递。因为有多个贴图所以还需要ID贴图指定。但这样需要考虑一个问题：
9体上的同一个ID区域的BaseColor与ShadowColor是否都是一样的
- 如果不一样就需要再传递一个ShadowColor.rgb到GBuffer里。
- 不管如何手绘的补充暗部也是需要加到GBuffer中的  
这决定传递到View里面的渐变贴图是彩色还是暗色 

### 预计算贴图方案（构想）
Toon渲染一般会使用HalfLambda。之后使用Feather、Step等参数对过渡边界进行调整
使用 渐变贴图查表来实现 渐变、二阶化。以此代替羽化、step等参数。
使用ID贴图指定，或者通过BaseColor值来查询？

## 高光
- PBR高光（使用Roughness控制是否可行？是否需要传入GBuffer一个Mask贴图）
- 自定义高光：高光贴图、高光颜色、参数化高光形状、多层高光

## 描边
- 原神的描边好像是后处理
- 蓝色协议
![[08-Assets/Images/ImageBag/UrealEngineNPR/原神_描边.png]]
![[08-Assets/Images/ImageBag/UrealEngineNPR/原神截图_描边.png]]

TODO：考虑使用顶点色来控制宽度，使用顶点色G

## 顶点色
用于存储一些低精度数据，插值即可
- R: 
- G:描边宽度
- B:
  
蓝色协议的R:阴影区域标记 与 B:Ao，而罪恶装备使用贴图来传递信息。
  
## lightmap
### 罪恶装备
![](https://pic2.zhimg.com/80/v2-56012886fafbaf36932f03b0ad65a165_720w.jpg),G为阴影控（AO），R为高光强度参数，金属和光滑材质的部分设置的更大一些。B通道：用于照明控制。最大值为高光，反之，值越小高光越淡。![](https://pic4.zhimg.com/80/v2-748ebbdd4da3efe74054c8215be8b023_720w.jpg)
![](https://pic2.zhimg.com/80/v2-74e1a9fba264af2b18e66616d9f86831_720w.jpg)

https://zhuanlan.zhihu.com/p/360229590一文中介绍了崩坏3与原神的计算方式

崩坏3的LightMap计算方式：
```c++
half4 baseColor = SAMPLE_TEXTURE2D(_BaseMap, sampler_BaseMap, input.uv.xy);
half4 LightMapColor = SAMPLE_TEXTURE2D(_LightMap, sampler_LightMap, input.uv.xy);
half3 ShadowColor = baseColor.rgb * _ShadowMultColor.rgb;
half3 DarkShadowColor = baseColor.rgb * _DarkShadowMultColor.rgb;

//如果SFactor = 0,ShallowShadowColor为一级阴影色,否则为BaseColor。
float SWeight = (LightMapColor.g * input.color.r + input.lambert) * 0.5 + 1.125;
float SFactor = floor(SWeight - _ShadowArea);
half3 ShallowShadowColor = SFactor * baseColor.rgb + (1 - SFactor) * ShadowColor.rgb;
```

二级阴影计算:
```c++
//如果SFactor = 0,DarkShadowColor为二级阴影色,否则为一级阴影色。
SFactor = floor(SWeight - _DarkShadowArea);
DarkShadowColor = SFactor * (_FixDarkShadow * ShadowColor + (1 - _FixDarkShadow) * ShallowShadowColor) + (1 - SFactor) * DarkShadowColor;

// 平滑阴影边缘
half rampS = smoothstep(0, _ShadowSmooth, input.lambert - _ShadowArea);
half rampDS = smoothstep(0, _DarkShadowSmooth, input.lambert - _DarkShadowArea);
ShallowShadowColor.rgb = lerp(ShadowColor, baseColor.rgb, rampS);
DarkShadowColor.rgb = lerp(DarkShadowColor.rgb, ShadowColor, rampDS);

//如果SFactor = 0,FinalColor为二级阴影，否则为一级阴影。
SFactor = floor(LightMapColor.g * input.color.r + 0.9f);
half4 FinalColor;
FinalColor.rgb = SFactor * ShallowShadowColor + (1 - SFactor) * DarkShadowColor;
```


**罪恶装备**：
对阴影判断阈值的偏移。（见前面着色部分，顶点AO+手绘修正）
G : 轮廓线根据与相机的距离扩大多少的系数
B : 等高线 Z 轴偏移值
A : 轮廓厚度系数。0.5为标准，1为最大厚度，0为无等高线

### 蓝色协议
[[蓝色协议的方案]]

### 米哈游