[Siggraph16] The devil is in the details: idTech 666

SIGGRAPH 2016 idTech

每步驟大概的時間

Frustum rasterize 每個job處理1個depth slice，一共64個job

對於每個物體都是OBB或者frustum，對於每個depth所有的voxel光柵化

在clip space做（projection之後統除以w），這樣每個cell都是AABB，演算法就是N個plane與AABB相交，代碼使用SIMD

數據結構：

-offset list：8B*xyz

-item list： 4B*256*xyz

（最壞的情況是每個cell都有item）

~300光源 ~1200 decals

紅色代表有10個以上的overdraw

cell，綠色大概5個左右，藍色很好

Albedo/Specular/Smoothness/Normal/Lightmap進行VT，smoothness里bake了Toksvig。BC3/5的壓縮使用async compute，確實會有poping現象

Decal類似光源一樣在geometry光柵化的時候計算，是用來替代「貼」在Mega-Texture上的一種實時的方法，它有更快的美術workflow（不需要貼完之後在bake），更少的磁碟存儲（decal和原貼圖都可以復用），使用BC7的8k*8k atlas

Decal的模型是個OBB，lighting時需要計算出位置朝向，從world space反投到decal space計算uv，利用scale

bias參數來索引在atlas中實際的uv。

由美術來手動擺放，並且指定blend方式，美術設置和視頻選項來控制Decal的LOD。對於動態物體的Decal，可以設置一個物體的相對矩陣給decal

統一的光照代碼，不再組合shader：現代的branch效率已經很高了，對於靜態模型用同一套shader（是ps吧，否則inputLayout不一樣怎麼搞），更少的context switch（不用再setPS）。

-Diffuse GI：靜態模型Lightmap、動態模型irradiance volume

-Specular GI：environment

probe、SSR、Specular Occlusion

-Dynamic：Lights & Shadows

Self-explained

對於所有的光源都用相同的PCF代碼，更少的register pressure流水效率更高，包含了cascaded shadow，會在每層之間做dither，1tap sample。嘗試過使用vsm預濾波，但是會有點瑕疵比如漏光，對於forward的好處顯而易見，不需要再lighting時費時費力的PCF filter。

Register pressure在console上看來還挺吃緊的，連長生命周期的float都建議壓縮成uint

Glass的表面屬性通過decal來獲取的

粒子的光照如果per vs，會缺失高頻信息（陰影），如果加上tessellation又太費；如果per ps，粒子所佔的pixel又太多

解耦粒子光照的好處

Console specific的AMD架構，一般對於有分歧的MIMD指令用vector unit（VGPR），對於沒有分歧的指令用scalar unit，能減少register pressure、具有一致性的branch、更少的指令（為什麼），對於cluster shading做個分析：

圖示是什麼意思沒解釋，大概是wavefront id，fetch data id等

大部分wavefront都只會access一個cell，臨近的cell公用大部分內容，一個wavefront中的threads大部分會fetch相同的數據，每個thread去獨自fetch數據會造成指令divergence，最好對於獲取數據的步驟進行指令convergence，也就是scalar iteration去sample data

如圖所示，事先算好一個wavefront需要共同fetch的數據index，因為sample

index相同，所以是scalar instruction

對於只處理一個cell的wavefront使用另一段fastpath code，因為有空間連續性所以大部分時候這樣做更快，但是如果處理的cell太多會很慢，而且在particle lighting步驟不適用，benchmark挺好，console的register pressure差不多讓1/4的threads飢餓。。。

根據GPU的負載動態改變解析度，只改變viewport

Async compute去做PP，因為Shadow和Depth基本不用compute

unit，Opaque Pass也不會100%負載GPU，那麼可以把上一幀的PP跟他們重疊計算。

-要分離出UI

-PP等CPU都放到compute queue中

-等待下一幀Geometry render一起執行

-全計算好了present

*PC上可能有問題，這樣大規模的initiate command queue會造成runtime和driver的CPU負載特別不均，GPU也有可能因此受到影響，可能console上自己管理不會考慮這一個中間層吧，DX12這麼做應該沒問題。

Console specific的，不懂略過

VS/PS/CS是公用register的，所以可以用各種tweak讓concurrent的shader加起來大約256個VGPR

光源類型，支持面光源…錐光的參數保存在BC4的texture里，有時會用於假的陰影（Light Profile?），Environment Probes使用BC6H的cubemap array，128*128

DOOM3整體架構感覺非常簡明，設計的思路支持的特性非常明確，不愧是Carmack大神的公司

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