UE4的渲染功能十分强大，但是渲染功能并不代表渲染效果就很好，下面带大家了解UE4的渲染效果与渲染流程。
UE4渲染效果如何
UE4是实时计算渲染的，就像玩的大型3D游戏，都是实时计算光线和材质反射。
但UE4的渲染与实时计算效果非常好，这使得电脑有很大的负担，所以需要我们配置比较好的电脑，否则只能降低一些质量了。
UE4渲染流程分析
使用Renderdoc对UE4(PC，DX11)截帧，可以看到UE4一帧画面的渲染过程如下：
1.Z-Prepass
UE4在deferred shading过程之前，会有一系列的culling过程剔除掉不需要的像素或者几何体，基本上可以猜测是UE4是为了减轻后期在deferred shadinggbuffer生成中的庞大计算量，第一遍的zpass会先渲染一遍场景中的几何，用于生产SceneDepthZ以及HZB buffer，格式为R24G8TYPELESS。
2.Compute light grid
在Pre-Z之后UE4会把场景中的灯光按照屏幕空间分成相应的grid，类似于cluster shading的方法，注意这里的grid只考虑点光源，聚光灯，以及reflection captures，UE4这一步是通过compute shader实现的，所以只在sm>5.0的平台上有。具体shader代码在LightGridInjection.usf，阅读代码之后我们可以发现UE4的灯光空间grid的划分是按照指数增长的。也就是每个grid的z随着距离会增长。
在真正计算光照时，我们可以用GridIndex来快速决定某点是否受到灯光影响。由于Lightculling的方法在forward下可以提高灯光的渲染效率，但UE4在DS下会保留这一个过程。可能是为了和UE4新加的Forward renderer统一。
3.Occlusion query
这一步在light culling之后，和Pre-Z pass不同，Occlusion query主要在物体级别做culling。虚幻4同样使用的是hardware occlusion queries(GPU query)的技术。在这一个pass中，所有的不透明物体会被渲染为一个occluder(包围盒)：
在根据深度计算query之后，query的数据会传回cpu，这样我们就可以计算每个物体的可见像素与物体最终是否会被渲染。
在不透明物体的query pass之后。Unreal还有一些其他的query pass，例如灯光(点光源)会有一个ShadowFrustumQUeries(一般是画一个球体)反射则有 PlanarReflection queries(一般是画一个 Cube)
4.HZB generation
UE4会生成场景的Hi-z(Hierarchical Z)，R16_Float格式，是对之前的zbuffer做连续的downsample。HZB buffer会在之后的计算中起到很多作用，特别是Image based的lighting技术，例如SSR等等。
5.ShadowMap渲染
接下来要渲染shadowmap，计算实时阴影。根据UE4中灯光类型的不同，计算实时阴影的时候会有一些差别。
UE4灯光类型分为stationary，static，moveable三种，相应的每种灯光cast realtime shadow的方式也不同。
对于stationary light，静态物体的阴影会bake到static shadowmap，shadowmap只计算标记为动态物体的阴影，而对于dynamic light 会对所有物体投射阴影，而静态灯光不会产生实时阴影。
虚幻4首先会渲染方向光的阴影，一般会渲染3split的cascade shadow ，所以我们能在截帧信息看到split0，split1和split2，注意cascade split数目在ue4中也是可以在方向光参数中设置的变量。
之后是stationary light的shadow渲染，shadow渲染只针对场景中的moveable物体。
最后是对于movable light的渲染，对于movable的方向光，虚幻4仍然是cascade shadow map计算阴影，然而对于movable的点光源，UE4使用了cubemap shadowmap，在cubeshadowmap的第一个pass CopyCachedShadowMap中，ue4会直接cachecopy static物体的shadowmap，例如这个场景中圆柱体为static，其他两个物体设为movable，因此最后我们能看到Shadow只画了两个几何体。
最后动态物体的shadow会添加在这个cubemap上面。
注意shadowcubemap使用了geometry shader来选择画在那个面上。
6.G-prepass
其实在g-prepass之前还会渲染一个volumtric fog。
G-prepass就是ue4中常说的basspass，这个bass会在渲染场景产生在deferred shading中需要的G-buffers:
SceneColorDefferd:包含了间接光照信息，例如lightmap和lightprobe(ue4叫ILC)。
场景Normal
场景Albedo颜色
PBR Specular信息
除此之外还有针对特殊shading模型的特殊Custom Data RT(例如 头发的tangent sss等)和Pre baked shadow factors RT，一般情况下UE4的渲染需要5-6个RT输出，除了产生GBuffer的计算之外，在这一步UE4还会计算完间接光照的信息，主要包括采集lightmap信息(静态物体)和球谐函数信息(Indirect lighting cache或者Volumetric light map)。
UE4在UE4 4.18版本引入了新的半动态光照技术也就是Volumetric lightmap，相比于之前的ILC机制，Volumetric lightmap能够更加细致的根据物体的空间位置对球谐函数probe做插值(ILC是每个物体做插值)。
7.Velocity rendering
在basepass之后是Velocity rendering，Velocity buffer会渲染为一张R16B16UNorm，主要用于motion blur和TAA。
8.Pre-Lighting
这时候UE4会计算DeferredDecal(屏幕空间贴花)和AmbientOcclusion， 并在屏幕空间AO中考虑了深度和Normal信息，UE4的SSAO分为两个Pass，第一个pass会计算一个四分之一分辨率的RT，使用的是四分之一分辨率的normal和depth，这里就用了之前生成的HZB buffer，第二个pass会渲染一个全分辨率RT并与第一个combine。最后计算的结果会乘到SceneColorDeferred这个RT上。
9.Lighting
接下来就是光照的渲染部分，UE4在渲染灯光光照时会先处理translucent物体的照明。
之后会分别计算阴影灯光和非阴影灯光的standarddeferredlighting，在这个pass之后，SceneColorDeferred RT就会包含最后直接光照的结果。
10.ImageBasedlighting
接下来UE4会渲染屏幕空间的一些光照效果，例如SSR(屏幕空间反射)还有ReflectionProbe等等。
SSR会用到我们之前生成的HZB，在屏幕空间做Zbuffer的raymarching ，同时ue4的SSR会每帧jitter和TAA结合来提高质量。当击中时SSR的shader会采样上一帧的RT来获得颜色。
在SSR之后是ReflectionEnvironment Pass。这一步会结合场景中的反射球和之前的SSR结果会叠加到SceneColorDeferred这个RT中。
11. Post Processing
最后一步是UE4的Postprocessing，主要包括Temporal AA; Bloom;EyeAdaption等等这些可以自定义的内容。
UE4 的TAA会经历两个pass，第一个pass会处理没被stencil的像素(例如有粒子特效的时候)，会用到MainRT和velocity buffer，第二个pass会处理例如粒子这样stencilled的pixel。两个pass的区别在于混合当前RT和History buffer的blendfactor的不同，第一个pass的blendfactor会根据pixel的亮度距离等等变化，而第二个pass的blendfactor啧固定为0.25，也就是说第二个pass的像素会更多考虑当前像素，很可能这是为了减少TAA中很常见的ghosting effect。TAA的处理只包含动态的光照部分，也就是纯动态光照。
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