移动GPU渲染原理的流派——IMRTBR及TBDR

Posted 2020-09-19 slgkaifa

  移动GPU渲染原理的流派——IMR、TBR及TBDR

　　移动GPU相对桌面级的GPU仅仅能算是未长大的小孩子，尽管小孩子在某些场合也能比成人更有优势（比方杂技、柔术之类的表演）。但在力量上还是有先天的区别，主要表如今理论性能和带宽上。

　　与桌面GPU动辄256bit甚至384bit的位宽、1.2-1.5GHz的高频显存相比。移动GPU不仅要和CPU共享内存带宽，并且普遍使用的是双32bit位宽、LPDDR2-800或1066左右的内存系统。总带宽普遍在10GB/s以内。悲催的Tegra 3使用的还是单通道内存模式，搭配DDR3L的带宽只是6.4GB/s。

眼下GPU性能最强大的iPad 4带宽也只是17GB/s（图片源于Anandtech）

　　移动处理器中内存带宽最高的是iPad 3/4。由于他们使用Retina屏幕。2048x1536的高分辨率对GPU带宽要求更高，只是就算是这两款产品，17GB/s的带宽与PC显卡上动辄200GB/s以上的带宽相比还是小儿科了。

　　没有高带宽就没有大容量纹理数据，也就不会有高画质。虽然带宽不是制约移动GPU发展的唯一因素。可是在眼下的限制下。移动GPU厂商关心的头等大事就是怎样在尽可能小的带宽需求下提升GPU性能及画质，前面介绍的纹理压缩是一个方法，另一种就是使用不同的渲染方式。主要有IMR、TBR及TBDR等。

伤不起的“马上渲染模式”——IMR

　　IMR（Immediate Mode Rendering）就如字面意思一样——提交的每一个渲染要求都会马上開始，这是一种简单而又粗暴的思路。长处缺点都非常明显。假设不用为性能担忧，这样的方式会非常省事。可是IMR的渲染实行的是无区别对待，那些遮蔽处理的部分依旧会被渲染处理器。这也导致无意义的读写操作很多其它。浪费了大量性能和带宽。

　　总之，IMR这样的渲染方式在移动GPU上的评价仅仅能是“负分，滚粗！

”。

变聪明了的“贴图渲染”——TBR

　　IMR傻大粗的做法不可取，那就来一个聪明点的方式——TBR（Tile Based Rendering，贴图渲染），它将须要渲染的画面分成一个个的区块（tile），每一个区块的坐标通过中间缓冲器以列表形式保存在系统内存中。

这样的渲染方式的优点就是相对IMR降低了不必要的渲染任务。缺点就是遮蔽碎片依旧会少量存在，并且须要中间缓冲器。

TBR渲染将游戏画面分为不同的区块

再次进化的渲染方式登场——TBDR

　　TBR尽管比IMR聪明多了。只是还是存在不少缺陷，TBDR（Tile Based Deferred Rendering，贴图延迟渲染）闪亮登场，它跟TBR原理相似，可是使用的是延迟渲染（Deferred Rendering），合并了完美像素。通过HSR（Hidden Surface Removal，隐藏面消除）等进一步降低了不须要渲染的过程，降低了带宽需求。实际上这些改变和PC上的渲染有些相似。

TBDR渲染的一个关键是延迟渲染

　　其它几家厂商用的都是TBR技术，TBDR主要是Imagination在使用，这也是他们最大的筹码之中的一个。

　　在微软的DX11.1升级中也有提到支持TBDR，由于Windows 8系统还专门为平板和触控优化，对TBDR这样的移动平台经常使用的技术加以优化也是必定的。