原文地址：http://ogldev.atspace.co.uk/www/tutorial35/tutorial35.html

從17節開始，到現在對燈光的處理就是所謂的向前渲染或者向前著色。這是最直接的方式，我們在頂點著色器中對物體的各個頂點做變換（對法線進行變化，把位置變換到裁剪空間），然後再FS中對畫素進行光照計算。對於每個物件的每個畫素只能呼叫一次FS，我們需要對FS提供所有的光源資訊，然後在計算這個畫素的光照的時候全部考慮進去。這種方式簡單，但是也有自身的缺點。如果場景高度負責（比如當今流行的遊戲中），它有大量的物體，還有大量的深度複雜性（螢幕上的一個畫素會被多個物體覆蓋），這樣對此畫素的計算會浪費很多CPU。比如，如果深度複雜度為4，那就意味著對3個畫素的計算是浪費掉的，因為只有最上面的一個畫素才最終有效。我們可以對物體進行排序，但是對複雜的物體，其效果不是很理想。

向前渲染的另外一個問題是，在很多燈的情況下也會遇到問題。在這種情況下，光源對於很小的區域有效果，否則會承受不住壓力。但是我們的FS計算，是針對所有燈的，即使它離畫素很遠。你可以嘗試計算畫素和光源的位置，但是會額外增加計算量，還會增加FS的分支。向前渲染的FS部分，對多盞燈不能勝任。

延遲渲染是針對上面的問題，被當今很多遊戲所採用的流行方案。延遲渲染的一個核心是，把幾何計算（位置和法線計算）和光照計算解耦。並不是把所有的物體都一股腦的處理，從頂點緩衝到最終的幀緩衝，我們把它分為兩個主要的階段。第一個階段，我們執行VS，但是我們不把處理的屬性傳給FS以備光照計算使用，我們把它傳入到G Buffer中。GBuffer從邏輯上講是一組2D貼圖，每個貼圖對應一個頂點屬性。我們分離屬性，然後利用OpenGL所謂的MRT（多個渲染目標技術）一次繪製所有的屬性到多張貼圖。由於我們在FS中寫入屬性，那麼在GBuffer中的最終結果是被光柵化插值之後的頂點屬性。我們把這個階段叫做幾何階段。每個物件都在這個階段處理。由於深度測試，當幾何階段完成之後，出現在GBuffer中的，都是離攝像機最近的的點的差值之後的屬性。這就意味著所有無關的畫素深度測試失敗，然後被丟棄，只有留在GBuffer中的畫素才是最終會被計算光照的畫素。下面是典型的GBuffer的一幀圖：

在第二個階段，稱之為光照階段，我們遍歷GBuffer中的畫素，我們從不同的貼圖取樣畫素的屬性，然後像之前我們處理光照的方式計算光照。由於留下的畫素都是離攝像機最近的點，所以我們對一個畫素只會進行一次光照計算。

我們怎麼遍歷GBuffer中的畫素呢？最簡單的方式是渲染一個和螢幕大小相同的四邊形。但是還有更好的方法。之前說過，由於光源的影響範圍有限，我們假設很多畫素與它無關。當一個光源的對畫素的影響足夠小，最好忽略這個光源對其的影響，這也是從效能考慮。在向前渲染中沒有有效的方式處理。但是在延遲渲染中，我們可以計算光源影響的一個球體（對於點光源來說是這樣，對於聚光燈，我們使用cone角度）。球體代表了光源影響的區域，在球體之外，我們忽略光源的影響。我們可以用一個粗略的球體模型，它只有很少的幾個面，來表現那個點的光源所影響的範圍。VS只做位置的變換，把位置變換到裁剪空間。FS只會對相關的畫素進行處理，並對相關的畫素做光照計算。有些人會計算出最小的包含球體的四邊形，這個計算是從光源視角計算。渲染這個四邊形不耗時，因為只有兩個三角形而已。這個方法可有效限制計算畫素的個數。

我們將分為三步介紹延遲渲染，分為三個章節進行。
1、本節我們將會使用MRT技術填充GBuffer。我們會輸出到GBuffer到螢幕。
2、下一節，我們將會增加光照通道，在延遲渲染中看看光照如何計算。
3、最後一節，我們將會學習模板緩衝，來阻止距離較遠的點光源。

程式碼註釋：

Source walkthru
(gbuffer.h:28)

class GBuffer
{
public:

    enum GBUFFER_TEXTURE_TYPE {
        GBUFFER_TEXTURE_TYPE_POSITION,
        GBUFFER_TEXTURE_TYPE_DIFFUSE,
        GBUFFER_TEXTURE_TYPE_NORMAL,
        GBUFFER_TEXTURE_TYPE_TEXCOORD,
        GBUFFER_NUM_TEXTURES
    };

    GBuffer();

    ~GBuffer();

    bool Init(unsigned int WindowWidth, unsigned int WindowHeight);

    void BindForWriting();

    void BindForReading();

private:

    GLuint m_fbo;
    GLuint m_textures[GBUFFER_NUM_TEXTURES];
    GLuint m_depthTexture;
};

GBuffer誒包含所有延遲渲染階段需要的貼圖。我們有針對針對頂點屬性的貼圖，也有稱當深度緩衝的貼圖。我們之所以需要深度緩衝貼圖，因為我們將會在FBO中封裝所有的貼圖，所以預設的深度緩衝沒有用。FBO已經在23節講述，這裡不再提及。

GBuffer類有兩個方法，將會在執行時反覆呼叫。BindForWriting()繫結貼圖到目標，這個發生在幾何階段。BindForReading()繫結FBO作為輸入，所以它的結果可以輸出到螢幕。

(gbuffer.cpp:48)

bool GBuffer::Init(unsigned int WindowWidth, unsigned int WindowHeight)
{
    // Create the FBO
    glGenFramebuffers(1, &m_fbo); 
    glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, m_fbo);

    // Create the gbuffer textures
    glGenTextures(ARRAY_SIZE_IN_ELEMENTS(m_textures), m_textures);
    glGenTextures(1, &m_depthTexture);

    for (unsigned int i = 0 ; i < ARRAY_SIZE_IN_ELEMENTS(m_textures) ; i++) {
       glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_textures[i]);
       glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB32F, WindowWidth, WindowHeight, 0, GL_RGB, GL_FLOAT, NULL);
       glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0 + i, GL_TEXTURE_2D, m_textures[i], 0);
    }

    // depth
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_depthTexture);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_DEPTH_COMPONENT32F, WindowWidth, WindowHeight, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT,
                  NULL);
    glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_TEXTURE_2D, m_depthTexture, 0);

    GLenum DrawBuffers[] = { GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_COLOR_ATTACHMENT1, GL_COLOR_ATTACHMENT2, GL_COLOR_ATTACHMENT3 }; 
    glDrawBuffers(ARRAY_SIZE_IN_ELEMENTS(DrawBuffers), DrawBuffers);

    GLenum Status = glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER);

    if (Status != GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE) {
        printf("FB error, status: 0x%x\n", Status);
        return false;
    }

    // restore default FBO
    glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, 0);

    return true;
}

這個就是我們如何初始化GBuffer的。我們首先建立了FBO物件、還有各種貼圖，還有深度緩衝。頂點屬性貼圖在迴圈中進行初始化，迴圈體中做的是：
1、建立貼圖的儲存區域（沒有初始化它）
2、繫結貼圖到FBO作為目標
初始化深度貼圖被顯示呼叫，因為他有不同的格式，它被繫結到不同的FBO物件。

為了做MRT，我們需要寫入所有的貼圖。我們通過提供一個數組的附著地點給glDrawBuffers()函式。這個陣列允許我們有一些靈活性，如果我們把GL_COLOR_ATTACHMENT6 作為第一個索引，FS寫入的第一個輸出變數，此變數會繫結到GL_COLOR_ATTACHMENT6。本節我們不考慮效率，只是一個接一個的繫結。

最終，我們檢測FBO的狀態，確保所有的東西都是正確的額，然後重置預設的FBO（未來的變換不會影響到GBuffer）。此時GBuffer已經可以被使用了。

(tutorial35.cpp:105)

virtual void RenderSceneCB()
{ 
    CalcFPS();

    m_scale += 0.05f;

    m_pGameCamera->OnRender();

    DSGeometryPass();
    DSLightPass();

    RenderFPS();

    glutSwapBuffers();
}

我們現在從上往下看執行過程。上面的函式主迴圈函式。它做的並不多。它處理一些全域性的事務，比如幀率計算，還有展示，攝像機的更新等等。主要的工作室執行幾何階段，接著是光照階段。如之前提到的，本節只處理幾何階段。

(tutorial35.cpp:122)

void DSGeometryPass()
{
    m_DSGeomPassTech.Enable();

    m_gbuffer.BindForWriting();

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    Pipeline p;
    p.Scale(0.1f, 0.1f, 0.1f);
    p.Rotate(0.0f, m_scale, 0.0f);
    p.WorldPos(-0.8f, -1.0f, 12.0f);
    p.SetCamera(m_pGameCamera->GetPos(), m_pGameCamera->GetTarget(), m_pGameCamera->GetUp());
    p.SetPerspectiveProj(m_persProjInfo);
    m_DSGeomPassTech.SetWVP(p.GetWVPTrans()); 
    m_DSGeomPassTech.SetWorldMatrix(p.GetWorldTrans());
    m_mesh.Render();

}

我們開始幾何階段，是通過開啟合適的計算，然後設定GBuffer物件以備寫入。這樣之後，我們清除GBuffer。現在所有的東西都準備好了，我們開始變換，然後是渲染網格。在真實的遊戲中，我們會一個接一個渲染多個網格。最終我們會得到頂點的各個屬性。

(tutorial35.cpp:141)

void DSLightPass()
{
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    m_gbuffer.BindForReading();

    GLsizei HalfWidth = (GLsizei)(WINDOW_WIDTH / 2.0f);
    GLsizei HalfHeight = (GLsizei)(WINDOW_HEIGHT / 2.0f);

    m_gbuffer.SetReadBuffer(GBuffer::GBUFFER_TEXTURE_TYPE_POSITION);
    glBlitFramebuffer(0, 0, WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT,
                    0, 0, HalfWidth, HalfHeight, GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_LINEAR);

    m_gbuffer.SetReadBuffer(GBuffer::GBUFFER_TEXTURE_TYPE_DIFFUSE);
    glBlitFramebuffer(0, 0, WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT, 
                    0, HalfHeight, HalfWidth, WINDOW_HEIGHT, GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_LINEAR);

    m_gbuffer.SetReadBuffer(GBuffer::GBUFFER_TEXTURE_TYPE_NORMAL);
    glBlitFramebuffer(0, 0, WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT, 
                    HalfWidth, HalfHeight, WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT, GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_LINEAR);

    m_gbuffer.SetReadBuffer(GBuffer::GBUFFER_TEXTURE_TYPE_TEXCOORD);
    glBlitFramebuffer(0, 0, WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT, 
                    HalfWidth, 0, WINDOW_WIDTH, HalfHeight, GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_LINEAR); 
}

(geometry_pass.vs)

#version 330 

layout (location = 0) in vec3 Position; 
layout (location = 1) in vec2 TexCoord; 
layout (location = 2) in vec3 Normal; 

uniform mat4 gWVP;
uniform mat4 gWorld;

out vec2 TexCoord0; 
out vec3 Normal0; 
out vec3 WorldPos0; 

void main()
{ 
    gl_Position = gWVP * vec4(Position, 1.0);
    TexCoord0 = TexCoord; 
    Normal0 = (gWorld * vec4(Normal, 0.0)).xyz; 
    WorldPos0 = (gWorld * vec4(Position, 1.0)).xyz;
}

#version 330

in vec2 TexCoord0; 
in vec3 Normal0; 
in vec3 WorldPos0; 

layout (location = 0) out vec3 WorldPosOut; 
layout (location = 1) out vec3 DiffuseOut; 
layout (location = 2) out vec3 NormalOut; 
layout (location = 3) out vec3 TexCoordOut; 

uniform sampler2D gColorMap; 

void main() 
{ 
    WorldPosOut = WorldPos0; 
    DiffuseOut = texture(gColorMap, TexCoord0).xyz; 
    NormalOut = normalize(Normal0); 
    TexCoordOut = vec3(TexCoord0, 0.0); 
}