前言：理解渲染管线的两种核心路径
在Unity中，Forward Rendering和Deferred Rendering是两种主流的渲染管线，它们决定了场景中光照和阴影的计算方式，以及最终图像的质量和性能。选择哪种渲染方式直接影响到游戏的视觉效果、运行效率，以及可实现的特性。理解它们之间的差异对于游戏开发者至关重要，能够帮助我们根据项目需求做出明智的决策。
Forward Rendering：逐对象的光照计算
Forward Rendering是一种较为传统的渲染方法。其核心思想是**逐对象（Per-Object）地进行光照计算**。这意味着，对于场景中的每一个物体，引擎会遍历场景中的每一个光源，计算该光源对该物体的影响，并将所有光源的影响累加起来，最终得到该物体表面的颜色。
具体来说，Forward Rendering流程大致如下：
对于每个物体，根据其材质和Transform信息，设置渲染状态（Shader、材质属性等）。遍历场景中的每一个可见光源。对于每个光源，计算该光源对当前物体的贡献（光照强度、阴影等）。这通常涉及到复杂的数学计算，包括漫反射、镜面反射、环境光等。将所有光源的贡献累加，得到该物体表面的最终颜色。绘制该物体到屏幕上。Forward Rendering的优点在于：
**相对简单易懂**：渲染流程清晰，易于调试和理解。**支持透明物体**：因为是逐对象渲染，所以可以很容易地处理透明物体，并保证正确的渲染顺序。**支持MSAA抗锯齿**：多重采样抗锯齿(MSAA)在Forward Rendering中可以很好地工作，能有效减少画面锯齿。然而，Forward Rendering也存在一些明显的缺点：
**性能瓶颈：光照数量的增长会显著降低性能**。因为每个物体都需要遍历所有光源进行计算，所以当场景中的光源数量增加时，渲染压力会呈线性甚至指数级增长。对于大型场景，大量的光源会导致性能急剧下降。**多次绘制（Overdraw）问题**：如果一个像素被多个物体覆盖，那么该像素会被多次绘制，造成额外的性能开销。虽然深度测试可以避免完全不必要的绘制，但光照计算仍然会进行多次。**限制光源数量**：为了保证性能，通常需要限制场景中的光源数量。这使得在Forward Rendering中实现逼真的光照效果变得困难。Deferred Rendering：延迟光照，先存后算
Deferred Rendering，也称为延迟渲染，是一种更现代的渲染技术。它的核心思想是**将光照计算延迟到渲染的最后阶段**。其基本流程如下：
漫反射颜色（Albedo）法线方向（Normal）深度（Depth）高光系数（Specular）**光照计算阶段**：然后，根据G-Buffer中存储的信息，逐像素地计算光照。因为已经拥有了每个像素的完整几何信息和材质信息，所以可以一次性计算所有光源对该像素的影响。**图像合成阶段**：最后，将光照计算的结果与G-Buffer中的信息进行合成，得到最终的图像。Deferred Rendering的优点在于：
**光照数量对性能影响较小**：因为光照计算是逐像素进行的，所以光源数量的增加不会显著增加渲染压力。这使得Deferred Rendering能够支持大量的动态光源，实现更逼真的光照效果。**减少Overdraw问题**：因为光照计算只进行一次，所以可以避免Forward Rendering中的Overdraw问题。**方便实现后期处理效果**：G-Buffer中存储了丰富的场景信息，可以方便地实现各种后期处理效果，例如：屏幕空间反射（SSR）、环境光遮蔽（SSAO）等。然而，Deferred Rendering也存在一些缺点：
**需要更大的显存**：G-Buffer需要存储每个像素的多种信息，因此会占用大量的显存。**不支持透明物体**：因为G-Buffer存储的是不透明物体的几何信息，所以Deferred Rendering难以处理透明物体。需要单独使用Forward Rendering对透明物体进行渲染。**MSAA支持受限**：传统的MSAA抗锯齿在Deferred Rendering中难以实现，需要使用其他的抗锯齿技术，例如：FXAA、SMAA等。这些后期处理抗锯齿算法可能会导致画面模糊。**复杂度较高**：Deferred Rendering的实现相对复杂，调试和优化难度较大。**材质支持受限**：对于一些复杂的材质，例如：各向异性材质，Deferred Rendering可能难以完美支持。选择哪种渲染方式？
在选择Forward Rendering和Deferred Rendering时，需要综合考虑游戏的类型、目标平台、视觉效果和性能需求。一般来说：
小型游戏或移动平台游戏，场景中的光源数量较少。需要支持透明物体的场景。对MSAA抗锯齿有较高要求的场景。大型游戏或PC/主机游戏，场景中的光源数量较多。追求逼真的光照效果和丰富的后期处理效果的场景。对透明物体的需求不高的场景。此外，还有一种混合渲染方式，即**Forward+ Rendering**。它在Deferred Rendering的基础上，使用Forward Rendering来渲染透明物体和一些特殊效果。这种方式可以兼顾性能和视觉效果，是目前许多游戏引擎采用的方案。 Unity现在也支持 Forward+ 渲染路径， 在 Universal Render Pipeline (URP) 和 High Definition Render Pipeline (HDRP) 中作为可选方案。
结论：没有完美的方案，只有最适合的方案
Forward Rendering和Deferred Rendering各有优缺点，没有一种渲染方式是绝对完美的。选择哪种渲染方式，取决于具体的项目需求。重要的是理解这两种渲染方式的原理和特性，根据实际情况做出最合适的选择，才能在性能和视觉效果之间取得最佳平衡，最终打造出令人满意的游戏体验。在实践中，开发者经常需要根据项目进展和性能测试结果来调整渲染管线，甚至混合使用不同的渲染技术，以达到最优的渲染效果。
