エンジン改造-Gバッファの拡張

UE4.15.1で検証

参考 †

• [UE4] GBufferを拡張する - もんしょの巣穴
  http://monsho.blog63.fc2.com/blog-entry-191.html

メモ †

• MaxSimultaneousRenderTargets = 8 で制限されてる
• Scene Textureの「Shading Model」バッファもDistributionビルドで使えるっぽい。

MRT[0] - 計算済みカラー（多分）
MRT[1] - rgb - 法線, a - PerObjectGBufferData（0x01 - DistanceFieldを受けるか、0x02 - DynamicIndirectShadowCaster受けるか）（多分）
MRT[2] - r - Metalic, g - Specular, b - roughness, a - ShadingModelやSelectiveOutputMask(GetSelectiveOutputMask)
MRT[3] - rgb - ベースカラー, a - EncodeIndirectIrradiance or AO
#if GBUFFER_HAS_VELOCITY
　MRT[4] - Velocity
　MRT[5] - CustomData（※1）
　#if GBUFFER_HAS_PRECSHADOWFACTOR
　　MRT[6] - PrecomputedShadowFactors
　#else
　　MRT[6] - 空き
　#endif
#else
　MRT[4] - CustomData（※1）
　#if GBUFFER_HAS_PRECSHADOWFACTOR
　　MRT[5] - PrecomputedShadowFactors
　#else
　　MRT[5] - 空き
　#endif
　MRT[6] - 空き
#endif

※1 SUBSURFACE, PREINTEGRATED_SKIN, SUBSURFACE_PROFILE, CLEAR_COAT, TWOSIDED_FOLIAGE, HAIR, CLOTH, EYE のShading Modelの時のみ使用される
　→ WRITES_CUSTOMDATA_TO_GBUFFERがtrueの場合のみ使用される
　→ 独自Shading Modelでも使用できる

やってみた †

1. Engine\Source\Runtime\Renderer\Private\PostProcess\SceneRenderTargets.h
   1. BEGIN_UNIFORM_BUFFER_STRUCT(FGBufferResourceStruct, )
      の中
      1. 　

         DECLARE_UNIFORM_BUFFER_STRUCT_MEMBER_TEXTURE( Texture2D, GBufferVelocityTexture )

         の下に追加分

         DECLARE_UNIFORM_BUFFER_STRUCT_MEMBER_TEXTURE(Texture2D, GBufferCellATexture)

      2. 　

         DECLARE_UNIFORM_BUFFER_STRUCT_MEMBER_TEXTURE( Texture2D<float4>, GBufferVelocityTextureNonMS )

         の下に追加分

         DECLARE_UNIFORM_BUFFER_STRUCT_MEMBER_TEXTURE( Texture2D<float4>, GBufferCellATextureNonMS )

      3. 　

         DECLARE_UNIFORM_BUFFER_STRUCT_MEMBER_TEXTURE( Texture2DMS<float4>, GBufferVelocityTextureMS )

         の下に追加分

         DECLARE_UNIFORM_BUFFER_STRUCT_MEMBER_TEXTURE( Texture2DMS<float4>, GBufferCellATextureMS )

      4. 　

         DECLARE_UNIFORM_BUFFER_STRUCT_MEMBER_SAMPLER( SamplerState, GBufferVelocityTextureSampler)

         の下に追加分

         DECLARE_UNIFORM_BUFFER_STRUCT_MEMBER_SAMPLER( SamplerState, GBufferCellATextureSampler )

   2. class RENDERER_API FSceneRenderTargets
      1. 　

         const FTexture2DRHIRef& GetGBufferVelocityTexture() const { return (const FTexture2DRHIRef&)GBufferVelocity->GetRenderTargetItem().ShaderResourceTexture; }

         の下に追加分

         const FTexture2DRHIRef& GetGBufferCellATexture() const { return (const FTexture2DRHIRef&)GBufferCellA->GetRenderTargetItem().ShaderResourceTexture; }

      2. 　

         TRefCountPtr<IPooledRenderTarget> GBufferVelocity;

         の下に追加分

         TRefCountPtr<IPooledRenderTarget> GBufferCellA;

2. Engine\Source\Runtime\Renderer\Private\PostProcess\SceneRenderTargets.cpp
   1. FSceneRenderTargets::FSceneRenderTargets

      , GBufferVelocity(GRenderTargetPool.MakeSnapshot(SnapshotSource.GBufferVelocity))

      の下に追加

      , GBufferCellA(GRenderTargetPool.MakeSnapshot(SnapshotSource.GBufferCellA))

   2. int32 FSceneRenderTargets::GetGBufferRenderTargets
      の末尾に追加。MRTにGバッファを追加する

      OutRenderTargets[MRTCount++] = FRHIRenderTargetView(GBufferCellA->GetRenderTargetItem().TargetableTexture, 0, -1, ColorLoadAction, ERenderTargetStoreAction::EStore);

   3. FSceneRenderTargets::ReleaseGBufferTargets
      の末尾に追加。

      GBufferCellA.SafeRelease();

   4. void FSceneRenderTargets::AllocGBufferTargets
      1. 　

         -	if (bUseGBuffer) {

         の中に追加分

         FPooledRenderTargetDesc CellRTDesc(FPooledRenderTargetDesc::Create2DDesc(BufferSize, PF_B8G8R8A8, FClearValueBinding::Transparent, TexCreate_None, TexCreate_RenderTargetable, false)); GRenderTargetPool.FindFreeElement(RHICmdList, CellRTDesc, GBufferCellA, TEXT("GBufferCellA"));

      2. 　

         -	if (bCanReadGBufferUniforms) {

         の中に追加分

         const FSceneRenderTargetItem& GBufferVelocityToUse = GBufferVelocity ? GBufferVelocity->GetRenderTargetItem() : GSystemTextures.BlackDummy->GetRenderTargetItem();

         の下

         const FSceneRenderTargetItem& GBufferCellAToUse = GBufferCellA ? GBufferCellA->GetRenderTargetItem() : GSystemTextures.BlackDummy->GetRenderTargetItem();

      3. 　

         GBufferResourceStruct.GBufferVelocityTexture = GBufferVelocityToUse.ShaderResourceTexture;

         の下

         GBufferResourceStruct.GBufferCellATexture = GBufferCellAToUse.ShaderResourceTexture;

      4. 　

         GBufferResourceStruct.GBufferVelocityTextureNonMS = GBufferVelocityToUse.ShaderResourceTexture;

         の下

         GBufferResourceStruct.GBufferCellATextureNonMS = GBufferCellAToUse.ShaderResourceTexture;

      5. 　

         GBufferResourceStruct.GBufferVelocityTextureMS = GBufferVelocityToUse.TargetableTexture;

         の下

         GBufferResourceStruct.GBufferCellATextureMS = GBufferCellAToUse.TargetableTexture;

      6. 　

         GBufferResourceStruct.GBufferVelocityTextureSampler = TStaticSamplerState<>::GetRHI();

         の下

         GBufferResourceStruct.GBufferCellATextureSampler = TStaticSamplerState<>::GetRHI();

3. Engine\Shaders\DeferredShadingCommon.usf
   1. struct FGBufferData

      float4 Velocity;

      の下に追加分のGバッファを追加

      float4 CellA;

   2. void EncodeGBuffer(...) Gバッファからの読み込み
      の引数に追加分のGバッファ引数を追加。

      out float4 OutGBufferCellA,

      関数の末尾にGバッファ構造体から出力を追加

      OutGBufferCellA = GBuffer.CellA;

   3. DecodeGBufferData(...) Gバッファへ書き込み
      の引数に追加分のGバッファ引数を追加

      float4 InGBufferCellA,

      関数の末尾にGバッファ構造体へ値を代入

      GBuffer.CellA = InGBufferCellA;

   4. FGBufferData GetGBufferDataUint

      float4 GBufferD = GBuffers.GBufferDTextureNonMS.Load(int3(PixelPos, 0));

      の下に追加。Gバッファのテクスチャの読み込み。DecodeGBufferDataに流し込む。

      float4 GBufferCellA = GBuffers.GBufferCellATextureNonMS.Load(int3(PixelPos, 0));

   5. FGBufferData GetGBufferData

      float4 GBufferD = Texture2DSampleLevel(GBuffers.GBufferDTexture, GBuffers.GBufferDTextureSampler, UV, 0);

      の下に追加。Gバッファのテクスチャの読み込み。DecodeGBufferDataに流し込む。

      float4 GBufferCellA = Texture2DSampleLevel(GBuffers.GBufferCellATexture, GBuffers.GBufferCellATextureSampler, UV, 0);

   6. FGBufferData GetGBufferDataMS

      float4 GBufferD = GBuffers.GBufferDTextureMS.Load(PixelPos, SampleIndex);

      の下に追加。Gバッファのテクスチャの読み込み。DecodeGBufferDataに流し込む。

      float4 GBufferCellA = GBuffers.GBufferCellATextureMS.Load(PixelPos, SampleIndex);

   7. float3 GetShadingModelColor
      デバッグ用のShadingModelのカラー表示。

      case SHADINGMODELID_EYE: return float3(0.3f, 1.0f, 1.0f);

      の下に追加
   8. 各所EncodeGBuffer, DecodeGBufferDataを使っている所の引数を追加する。
4. 初期化や引数を追加
   1. Engine\Shaders\DecalCommon.usf

      EncodeGBuffer

      に渡す引数
   2. Engine\Shaders\DeferredDecal.usf

      DecalCommonOutput

      に渡す GBufferData の初期化
   3. Engine\Shaders\MeshDecals.usf

      DecalCommonOutput

      に渡す GBufferData の初期化
5. Engine\Shaders\BasePassPixelShader.usf
   1. FPixelShaderInOut_MainPS

      #if USES_GBUFFER

      に囲まれている

      Out.MRT[]

      の追加分の要素に出力したい値を入れる
   2. PIXELSHADEROUTPUT_MRT*
      追加した分のGバッファを使用するか定義を追加
      1. 　

         #if GBUFFER_HAS_VELOCITY

         内に

         #define PIXELSHADEROUTPUT_MRT7 (USES_GBUFFER && (!SELECTIVE_BASEPASS_OUTPUTS || !MATERIAL_SHADINGMODEL_UNLIT))

      2. 　

         #else //WRITES_VELOCITY_TO_GBUFFER

         内に

         #define PIXELSHADEROUTPUT_MRT6 (USES_GBUFFER && (!SELECTIVE_BASEPASS_OUTPUTS || !MATERIAL_SHADINGMODEL_UNLIT)) #define PIXELSHADEROUTPUT_MRT7 (USES_GBUFFER && (!SELECTIVE_BASEPASS_OUTPUTS || !MATERIAL_SHADINGMODEL_UNLIT))

6. PostProcessMaterialのSceneTextureにGバッファを追加する
   1. Engine\Shaders\MaterialTemplate.usf
      1. SceneTextureLookup
         PPI_StoredSpecular の後に追加したGバッファ分を追記

         // PPI_CellA case 27: return ScreenSpaceData.GBuffer.CellA;

   2. Engine\Source\Runtime\Engine\Classes\Materials\MaterialExpressionSceneTexture.h

      PPI_StoredSpecular UMETA(DisplayName="Specular (as stored in GBuffer)"),

      の下に追加したGバッファ分を追記

      PPI_CellA UMETA(DisplayName="CellA (as stored in GBuffer)"),

7. Engine\Source\Runtime\Engine\Private\Materials\HLSLMaterialTranslator.h
   1. void UseSceneTextureId(...)

      const bool bNeedsGBuffer = SceneTextureId == PPI_DiffuseColor

      にGバッファ追加分を追加

      || SceneTextureId == PPI_CellA