前言：理解渲染管線的兩種核心路徑

在Unity中，Forward Rendering和Deferred Rendering是兩種主流的渲染管線，它們決定了場景中光照和陰影的計算方式，以及最終圖像的質量和性能。選擇哪種渲染方式直接影響到游戲的視覺效果、運行效率，以及可實現的特性。理解它們之間的差異對于游戲開發者至關重要，能夠幫助我們根據項目需求做出明智的決策。

Forward Rendering：逐對象的光照計算

Forward Rendering是一種較為傳統的渲染方法。其核心思想是**逐對象（Per-Object）地進行光照計算**。這意味著，對于場景中的每一個物體，引擎會遍歷場景中的每一個光源，計算該光源對該物體的影響，并將所有光源的影響累加起來，最終得到該物體表面的顏色。

具體來說，Forward Rendering流程大致如下：

對于每個物體，根據其材質和Transform信息，設置渲染狀態（Shader、材質屬性等）。

遍歷場景中的每一個可見光源。

對于每個光源，計算該光源對當前物體的貢獻（光照強度、陰影等）。這通常涉及到復雜的數學計算，包括漫反射、鏡面反射、環境光等。

將所有光源的貢獻累加，得到該物體表面的最終顏色。

繪制該物體到屏幕上。

Forward Rendering的優點在于：

**相對簡單易懂**：渲染流程清晰，易于調試和理解。

**支持透明物體**：因為是逐對象渲染，所以可以很容易地處理透明物體，并保證正確的渲染順序。

**支持MSAA抗鋸齒**：多重采樣抗鋸齒(MSAA)在Forward Rendering中可以很好地工作，能有效減少畫面鋸齒。

然而，Forward Rendering也存在一些明顯的缺點：

**性能瓶頸：光照數量的增長會顯著降低性能**。因為每個物體都需要遍歷所有光源進行計算，所以當場景中的光源數量增加時，渲染壓力會呈線性甚至指數級增長。對于大型場景，大量的光源會導致性能急劇下降。

**多次繪制（Overdraw）問題**：如果一個像素被多個物體覆蓋，那么該像素會被多次繪制，造成額外的性能開銷。雖然深度測試可以避免完全不必要的繪制，但光照計算仍然會進行多次。

**限制光源數量**：為了保證性能，通常需要限制場景中的光源數量。這使得在Forward Rendering中實現逼真的光照效果變得困難。

Deferred Rendering：延遲光照，先存后算

Deferred Rendering，也稱為延遲渲染，是一種更現代的渲染技術。它的核心思想是**將光照計算延遲到渲染的最后階段**。其基本流程如下：

漫反射顏色（Albedo）

法線方向（Normal）

深度（Depth）

高光系數（Specular）

**光照計算階段**：然后，根據G-Buffer中存儲的信息，逐像素地計算光照。因為已經擁有了每個像素的完整幾何信息和材質信息，所以可以一次性計算所有光源對該像素的影響。

**圖像合成階段**：最后，將光照計算的結果與G-Buffer中的信息進行合成，得到最終的圖像。

Deferred Rendering的優點在于：

**光照數量對性能影響較小**：因為光照計算是逐像素進行的，所以光源數量的增加不會顯著增加渲染壓力。這使得Deferred Rendering能夠支持大量的動態光源，實現更逼真的光照效果。

**減少Overdraw問題**：因為光照計算只進行一次，所以可以避免Forward Rendering中的Overdraw問題。

**方便實現后期處理效果**：G-Buffer中存儲了豐富的場景信息，可以方便地實現各種后期處理效果，例如：屏幕空間反射（SSR）、環境光遮蔽（SSAO）等。

然而，Deferred Rendering也存在一些缺點：

**需要更大的顯存**：G-Buffer需要存儲每個像素的多種信息，因此會占用大量的顯存。

**不支持透明物體**：因為G-Buffer存儲的是不透明物體的幾何信息，所以Deferred Rendering難以處理透明物體。需要單獨使用Forward Rendering對透明物體進行渲染。

**MSAA支持受限**：傳統的MSAA抗鋸齒在Deferred Rendering中難以實現，需要使用其他的抗鋸齒技術，例如：FXAA、SMAA等。這些后期處理抗鋸齒算法可能會導致畫面模糊。

**復雜度較高**：Deferred Rendering的實現相對復雜，調試和優化難度較大。

**材質支持受限**：對于一些復雜的材質，例如：各向異性材質，Deferred Rendering可能難以完美支持。

選擇哪種渲染方式？

在選擇Forward Rendering和Deferred Rendering時，需要綜合考慮游戲的類型、目標平臺、視覺效果和性能需求。一般來說：

小型游戲或移動平臺游戲，場景中的光源數量較少。

需要支持透明物體的場景。

對MSAA抗鋸齒有較高要求的場景。

大型游戲或PC/主機游戲，場景中的光源數量較多。

追求逼真的光照效果和豐富的后期處理效果的場景。

對透明物體的需求不高的場景。

此外，還有一種混合渲染方式，即**Forward+ Rendering**。它在Deferred Rendering的基礎上，使用Forward Rendering來渲染透明物體和一些特殊效果。這種方式可以兼顧性能和視覺效果，是目前許多游戲引擎采用的方案。 Unity現在也支持 Forward+ 渲染路徑， 在 Universal Render Pipeline (URP) 和 High Definition Render Pipeline (HDRP) 中作為可選方案。

結論：沒有完美的方案，只有最適合的方案

Forward Rendering和Deferred Rendering各有優缺點，沒有一種渲染方式是絕對完美的。選擇哪種渲染方式，取決于具體的項目需求。重要的是理解這兩種渲染方式的原理和特性，根據實際情況做出最合適的選擇，才能在性能和視覺效果之間取得最佳平衡，最終打造出令人滿意的游戲體驗。在實踐中，開發者經常需要根據項目進展和性能測試結果來調整渲染管線，甚至混合使用不同的渲染技術，以達到最優的渲染效果。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的为啥Unity的Forward Rendering和Deferred Rendering的区别是什么？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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