ポストプロセッシングのためのモーションベクターパスの実装

新しいEvergineバージョン：モーションベクターは、Temporal Anti-Aliasing (TAA)やMotion Blurのようなポストプロセッシング技術を扱う上で不可欠な要素です。Evergineでは、モーションベクターパスにより、GPUがフレーム間でのオブジェクトとピクセルの動きを追跡し、より滑らかな視覚効果を実現します。

モーションベクターとは？

モーションベクターは、各ピクセルがフレーム間でどのように移動するかという情報を格納します。これはEvergineのTAAのようなポストプロセッシング技術において重要です。このアルゴリズムでは、複数フレームにわたってサンプルを蓄積し、エイリアシングアーティファクトを低減するために、モーションベクターテクスチャを使用して前のピクセル位置を追跡します。

同様に、Motion Blurエフェクトは、画面上での速度に基づいて動くオブジェクトの残像をシミュレートします。これらのエフェクトはどちらも、適切な視覚調整を計算するために正確なモーションベクターに大きく依存しています。

モーションベクターに対応するためのレンダーパスのアップグレード

デフォルトのRender Pathにおいて、EvergineはForward Renderingシステムを使用しています。しかし、ポストプロセッシングに有用な情報を格納するために、いくつかの追加パスも必要となります。これまでは、深度、メタルネス、ラフネス情報を含むテクスチャを生成するために、初期レンダーパス（ZPrePass）を使用していました。今回、モーションベクターテクスチャを生成する必要が生じたため、明確さと効率性を高めるためにRender Pathを再編成しました。次の図は、その変更点を示しています。

ZPrePass

現在、ZPrePassステージは1つのテクスチャのみを持ちます。

図1 DepthStencilテクスチャ

GBufferPass

以前のDistortionステージを削除し、より多くのフレームバッファを使用する新しいMRT（Multiple Render Target）パスを作成し、以前の情報を新しいMotion Vectorテクスチャに埋め込みました。

図2 Motion Vectorsテクスチャを通常のRGBテクスチャにクランプしたもの

図3 法線、ラフネス、メタルネステクスチャ

DefaultPass

前バージョンから変更はなく、ForwardライティングとPBRを用いて全てのオブジェクトをシーンにレンダリングするメインパスです。必要に応じて前段のパスを利用します。そのテクスチャは以下の通りです。

図4 カラーテクスチャ（ポストプロセス前）、リニアカラー

ポストプロセスが適用され、色がガンマ空間に補正されると、最終結果が得られます。

エンジンの変更点

Evergineにモーションベクター機能を追加するにあたり、エンジンに以下の変更を加えました。

• Transform3Dは、前のピクセル位置を再構築できるように、前フレームのワールド行列（PreWorld）を保持するようになりました。
• SkinnedMeshRendererは、前フレームの全頂点位置を保持するようになりました。
• Effectsに、前フレームの行列[PreWorld]にアクセスするための新しいMetatagが追加されました。
• スキンメッシュの場合、前フレームの頂点位置はPosition1構文に格納されます（通常通り、Position_0には現在のフレームの位置が格納されます）。