UE4渲染模块学习笔记

注：转载自知乎文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/57561144
本文仅为个人阅读笔记，归纳整理。

优化的方法论

图形工程师一直在追求渲染质量、性能、功能这三者的平衡。一个空场景性能必然是最佳的，但这没有意义，另一方面若场景都用最高精度的图片或是堆砌各种功能点，游戏卡得根本玩不了，也是不行的。

在图形优化的路上有很多具体的实现，但都可以归纳成以下六点方法论：

1)流水线：并发多线程，使硬件的利用率达到最高；

2)预计算：能事先计算的就尽量事先做，降低Runtime的计算成本，比如静态光的lightmap；

3)局部化：只在可见的局部区域里做事情，比如屏幕空间反射的计算（SSR）；

4)先粗后精：先用消耗低的方法缩小计算范围，再用消耗大的方法执行精确计算，比如八叉树遮挡查询；

5)时空互换：用时间换空间或是空间换时间，比如lightmap就是空间换时间的例子；

6)负担转移：使用stat unit查看如果是CPU的瓶颈，又不可进一步优化了，可以考虑将CPU的计算移至GPU计算，如骨骼动画计算可以移至GPU做。

DrawCall Example

所谓drawcall，是指CPU向GPU发出的一次渲染指令，让GPU绘制指定的几何体。


CPU会提交六次drawcall，一次天空，一次地面，左侧两个柱子各一次（因为是三个独立的模型），最右侧柱子上下两部分采用了不同的材质，所以需要提交两次渲染信息，这样就多一次drawcall，共计6次drawcall。这张图展示了渲染的顺序，蓝色的是地面，因为事先做了prez，所以为地图上原来柱子的区域留空了没去绘制。

从左到右依次是：渲染地面，渲染右侧柱子的下半截，渲染中间柱子，渲染左侧柱子，渲染右侧柱子的上半截，渲染天空。

渲染顺序也就侧面反映了提交drawcall的次序，其实对于图形工程师而言，不必特别注意drawcall提交次序，只要最终结果是对的就行。不过这里也可以发现一个问题，那就是为啥没有完整地渲染完右侧的柱子，再去渲染中间的呢？那是因为渲染器会把相同材质的对象放到相邻drawcall中处理，这样可以节省让硬件切换渲染状态的耗时。可以注意到这里右侧柱子下半截的材质与其他柱子材质是一样的，所以会放到连续的drawcall中处理，而右侧柱子上半截材质不同，被放到了所有相同材质柱子渲染完成后才进行绘制。

材质应用流程

.usf模板文件中提供了基础的材质变量和函数，这些不能改变，但同时也把可以变化的代码段留了空，这时开发同学就可以利用材质编辑器，自动将图形化的连线转成HLSL代码插入到.usf文件里（print到.usf中的%s处）：

反射

• 反射捕获（Reflection Capture)
• 平面捕获（Planar Reflection）
• 屏幕空间反射（SSR）

屏幕空间反射（SSR）

待补充

光照

静态光照

• lightmap存储静态光的直接光分量
• 采样点存储间接光分量

动态光照

动态阴影

• 常规动态阴影（Regular Dynamic Shadows）