[gdc22]＜Horizon Forbidden West＞的DeferredTexture技术

Posted 2022-04-18 安柏霖

overview：

visibility buffer

visibility buffer其实出来很长时间了，近期的话通过nanite被大家熟知；
其实这个有很多变种，如文章中所列：

• intel原版
• dawn engine(eidos)
• ue5
• activision
  都有不同的做法；

总的说来就是开始渲染是一个比传统gbuffer小的多的visibility buffer，仅保存primitive id等少量信息，贴图等一概不读；
然后再来一个pass，把各种复杂信息补上，输出gbuffer或者直接shading都可以；
这个shading过程常常是在compute shader里做的；

visibility buffer的优势：

传统渲染管线的问题

我们以最标准的vs-rasterize-ps流程来看，这里有若干问题：

• ps总是以2x2 quad来渲染，对于tiny triangle的case，overhead非常的高
• 渲染管线非常的“死”，导致很多时候出现大量gap，比如做shadow depth pass的时候，gpu中大量单元非常空闲；老的流程在面临现在更加复杂的case，真的是越来越不给力了；
• async compute等需要进一步挖掘来提升gpu利用率；

visibility buffer的优势

• 实际shading更少的pixel
• 可以各种batch，大幅度提升cache效率
• 可以使用compute shader，async compute，进一步提升gpu的利用率；

guerrilla的做法

overview亮点

• 用于植被，相比很多visibility buffer做法用于static mesh，这里是多了一个进步
• 使用IndirectDispatch来进一步做了batch，大幅度提升了wave的利用率
• 融合了自己实现的VRS（不是使用硬件的）
• 完整的管线介绍，和足够有说服力的性能提升

植被

首先guerrilla在horizon里是把visibility buffer用于植被的；

因为植被是一直动的，而且风动动画也一直比较消耗，所以在整个过程中带来挑战：降低vertex transform就格外的重要；

技术细节：

visibility buffer的格式：

存的是一个32bit的信息；
相比ue和activision的都更小；

pipeline & batch

batch

如果我们建好visibility buffer，然后一个compute shader上去算，那么就会出现大量的divergence，导致性能很差；
这里使用一个DispatchIndirect，先对visibility buffer的内容进行排序，pack到16x16的tile中，然后在发起wave cmd；
这样的话，shader，texture，const的切换就大大降低，效率提升了不少；

vertex transform

这里visibility一种做法就是在shading pixel的时候，直接做vertex的transform；
这个如果triangle特别小的话，也可以是一个选项；
但是horizon的case是，triangle往往还比较大的，那么就还是batc起来比较好；
就是把要transform的vertex输出到一个ring buffer里，batch&去重，然后计算好了之后，在使用；

pipeline

整个过程拆的比较细，这里没必要记了，用到的时候再查就好，道理就是那么个道理；

在pipeline上可以看下；
中间可以看到，基本都用async compute把计算给hide起来了；

性能

可以看到在这个管线里，性能提升还是很可观的