高真实感复杂光照环境光照场景模拟-软件设计方案

前言：

　　上一次笔者对高真实感的复杂光照进行了系统的需求设计和分析，给出了相应的用例图和类图进行说明。这次将对软件设计方案进行详细的阐述。

一、软件设计方案

1.软件架构

　　本项目是基于UE4的，采用的是“MVC”架构。将整个工作流程划分成了三个层次，分别是Model，View，Controller。

　　Model主要指的是Actor，Mesh，Material，Level，Resource等各种数据元素的内存表示。

　　Controller可以是各种算法，包括渲染算法，AI寻路，物理模拟等等。

　　View指的游戏的UI，可以是手柄的输入，也可以是与玩家直接交互的载体。

　　本项目主要是在移动渲染管线中实现延迟渲染，并且在Shader上有一定的表现能力（海水，风场等）。在Model层主要是GBuffer，VertexBuffer，ZBuffer，Texture，Lighting以及各种细化的RHI资源。Controller层则是实现延迟渲染算法，主动提交切换Render Target的Command给Render Thread，放入CmdList。在之后异步执行RHICommandList中的命令，对所有的渲染操作全部渲染到指定的GBuffer中，对ZBuffer不符合条件的片段，不予渲染，实现延迟渲染。View层则更注重相应Shader的表现。

 

2.设计模式

　　本项目主要是使用类模式中的模板方法模式 + 命令模式。

　　模板方法模式最大的特点是可以直接继承已有的父类特征，不需要书写过多的代码就可以实现相应的效果。缺点就是耦合性太强，如果父类做出了某些改变，子类也要相应变化。但是在UE4已经经过了很久的演变，并且它的架构已经十分成熟了，不存在太大的变化。而且继承自UOjbect，不仅可以提供诸如反射，GC，元数据，序列化等特性。还可以实现父类已定义好的接口，实现类接口的统一化。

　　选择命令模式则更出于对UE4的MVC架构以及三大Thread工作的机制的考虑。UE4的三大Thread：Game Thread，Render Thread，RHI Thread，为了不干涉各自的模块工作。采用的是异步工作方式，类似Windons下的事件机制。例如：当Render Thread有某个渲染Task，会生成很多的RHI Command，但Render Thread并不会直接跨模块的去执行RHI Command，而是将这些命令放入到RHI Command队列中。同时在需要执行的时候下发一个Task，然RHI Thread依次执行RHI队列中所有的Command。这样做的做法有很多的优点，显而易见的有两点：

　　1）模块之间的划分十分清晰并且耦合性很低 

　　2）十分符合“开闭原则”，我们不需要去重写Thread的工作方式，只需要实现自己的命令类，在合适的地方放入相应的队列即可。

 

3.接口API

　　

二、视图描述

　　1.依赖视图

　　2.泛化视图

　　3.实现视图

　　4.执行视图

 

三、运行环境

　　基本环境：

　　Android移动端

　　支持OpenglES

　　推荐环境：

　　内存：4GB

　　CPU：高通骁龙636以上

四、技术选型

　　C++开发，UE4移动开发，计算机图形学开发，OpenglES，HLSL，延迟渲染

五、核心工作机制

　　延迟渲染的核心工作机制有以下三点：

　　1.生成自定义命令类型，该命令完成下列工作：请求相应的RHI Resource（g-buffer)，对RHI Resource进行跟踪和绑定，Push到Render Thread Task队列中

　　2.生成相应的渲染命令，在执行RHI Command队列中的命令时。令所有的命令先跟z-buffer对比，并且如果不符合条件，予以丢弃。

　　3.对g-buffer进行像素采样，并结合光照，生成相应的RHI Command。

　　海水和风场等效果实现的核心工作机制则更取决于HLSL Shader的编写。

致谢

 

标签：Render,Thread,渲染,软件设计,视图,RHI,Command,真实感,光照
来源： https://www.cnblogs.com/lirenwei/p/14208421.html