[ZZ] KlayGE 游戏引擎之 Order Independent Transparency（OIT）

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http://dogasshole.iteye.com/blog/1429665

http://www.gdcvault.com/

2009年AMD在发布HD 5800的时候也发布了一个Order Independent Transparency（OIT）的demo，但只有介绍，没有多少可以参考的东西。GDC 2010上的OIT and GI using DX11 linked lists才给出了比较完整的算法细节。虽说这几年也有不少新的OIT算法出现，但作为具有标杆意义的OIT算法，Per-Pixel Linked Lists还是值得实现到KlayGE的开发版本中，以做对比。

算法

顾名思义，Per-Pixel Linked Lists的意思就是每个pixel上一个链表，存放属于该pixel的所有fragment。这种不均匀的数据结构对GPU来说是很要命的。

在Per-Pixel Linked Lists中，链表需要两个额外的buffer，一个称为fragments buffer，需要是屏幕尺寸的N倍，负责存放所有的fragment；另一个是start offset buffer，和屏幕尺寸相同，存放每个pixel的链表队头。构造出存储的数据结构后，算法本身就变得很简单了，只有两步：

PS计算出shading后的颜色，让fragments buffer自带的计数器加一，得到一个空间后把颜色和深度存进去，同时更新该像素位置对应的start offset buffer。
在post process里，PS从start offset buffer读到队头，由此索引这个pixel的整个链表，根据深度进行排序，然后按顺序做alpha blending。

由此可见，该算法只需要在原有流水线PS里加上几行，同时多一个全屏post process即可完成。所有的fragment只需要经过PS一次，绝无浪费。相对于以前流行的OIT方法Depth Peeling来说，在相同层数的情况下，Per-Pixel Linked Lists的结果与其完全相同，并没有近似计算，但理论性能要高得多。因为Depth Peeling如果要peeling N层，所有的fragment就要生成N次，并丢弃大部分fragment，就剩下需要剥离的那层fragment。

实际测试的结果也证实了之前的分析，同样的结果，在NVS 4200M上，Per-Pixel Linked Lists可以跑到62.47FPS，而Depth Peeling只能46.05FPS。

限制

当然，Per-Pixel Linked Lists至少要在D3D11的硬件上才能实现。之前的硬件不支持PS写入UAV，也没有附在buffer上的原子计数器。所以除非用GPGPU的方法实现一个软件光栅化，否则没法绕开这些限制。

另一个明显的限制来自于空间占用。因为无法事先知道链表会有多长，fragments buffer只能申请一个比较大的空间，可能会浪费不少，也可能会溢出。而且因为fragment添加的顺序是乱的，没法像Depth Peeling那样只要前几层。所以，这个方法的空间消耗是不可控的。

除了OIT还能做什么

理论上，所有非近似的OIT方法，都能用来做voxelization。在去年的一篇blog未来属于SVO？中就提到了如何用从conservative rasterize配合Per-Pixel Linked Lists，在一个pass内直接把mesh转成voxel表达。

由于存储了场景的所有fragment，甚至可以直接在里面做光线跟踪。不过显然这么做不如就用SVO那套框架有效率了。

http://dogasshole.iteye.com/blog/1429665

Per-Pixel Linked Lists with Direct3D 11

http://www.gdcvault.com/这里可以下到。

per pixel link list可以做到order independent translucency rendering。

之前一直恶心大家的这个东西终于可以在dx11干掉了，screenshot:

纠缠api没什么意思，比较有意义的是可以做到可以给每个pixel建立一个linklist这件事情：

这个太nice了，除了order independent translucency，很多酷的算法都可以做到了像：translucency deferred lighting等。

这个性能消耗估计也会“物有所值”了。