[GDC2017]節點化：寒霜引擎可擴展的渲染管線架構

來自專欄 遊戲開發套路

FrameGraph-Extensible_Rendering_Architecture_in_Frostbite

• 改進引擎的擴展性
• 簡化一步計算
• ESRAM

• DICE次時代引擎
• EA引擎

• 對比17年的
• 除了綠色部分，整體架構貌似差不多

• 簡版的渲染系統
• 前向、後向
• 渲染上下文（RC），
• WR：

• 詳細解釋一下WR
• 代碼驅動？
• 負責分配渲染資源（RT，Buffers）

• WR的挑戰：
• 資源管理
• 各自手工管理ESRAM
• 每個Team有各自的實現方式
• 和渲染系統高耦合
• 可擴展性差
• 代碼量：4k行上漲到15K行
• 單個函數超過2k行
• 維護代碼合併、集成代碼代價很大

• 將WR模塊化實現目標：
• 抽象出整個管線的模塊
• 改進可擴展性
• 低耦合、組件式代碼模塊
• 自動化資源管理
• 可視化、可調試

• 新架構中，添加了FrameGraph和Transient Resouces
• FG可以抽象出渲染管線各個模塊

• FG主要解決的問題
• 能構建整個幀圖的節點
• 簡化資源管理
• 簡化渲染管線的配置
• 簡化非同步計算和資源內存屏障
• 能DIY，組裝
• 可視化和Debug

• 橙色節點是渲染操作節點,藍色節點是資源節點
• 非循環，單向流
• 能看到整個渲染管線流程

• 上百個Pass和Resouce節點
• 超級大的Graph

• 脫離Immediate mode
• 渲染的代碼抽取到passes
• 多階段 retained mode
• Setup
• Compile
• Execute
• 這樣做就是要統一模式，固定？
• 代碼驅動架構？

• Setup -> Compile -> Execute
• 解釋Setup階段
• 定義了RenderPass和ComputePass
• 定義了資源的輸入輸出
• 代碼流程類似於ImmediateMode

• 在RenderPass中需要控制所有可用資源
• 可讀
• 可寫
• 可創建
• 其他 常駐資源 用Import形式到FrameGraph
• Historybuffer
• BackBuffer
• 全局buffer？
• 固定

• 創建一個renderTarget

• 高級操作
• 延遲創建資源
• 繼承資源參數
• 移動子資源？

• 延遲渲染模塊到反射渲染模塊
• move操作
• 解釋MoveSubresource

• 去除沒有引用到的資源
• 分配具體的GPU資源

• 直接去掉Lighting過程
• 插入DebugView
• 再將結果Move到FinalTarget上

• 執行階段：
• 執行回調
• ImmediateMode（立即模式）
• 調用渲染API
• 設置state、resource、Shader
• Draw、Dispatch
• 在這個階段獲取GPU的實際使用資源（GPU層）

• 非同步計算：
• 自動繼承過來
• 手動控制的問題
• 內存增長
• 濫用影響性能

• 主線程到非同步線程過程

• 採用C++類形式改造的問題：
• 破壞代碼流程
• 需要大量引用？
• 導出現有代碼到C++類太費力
• 考慮使用 C++Lambdas （C++14）
• 保存原有代碼流程
• 在原有基礎上最小的改動
• 在原有代碼上包裹一層Lambda
• 添加一個ResourceUsage定義

• &和= 重載？

• 渲染模塊（每種Feature？）
• 渲染模塊有兩種類型
• 獨立無狀態函數？
• 輸入輸出是FG的Resource
• 可以嵌套Pass
• 這個是最常用的類型
• 常駐類型
• 常駐資源相關（LUTs History buffers）
• WR 層仍然屬於高層級的渲染層
• 不會去分配GPU資源
• 僅僅是控制各個渲染模塊的開關
• 更加易於擴展
• 代碼量從15K行減到5K行

• 通過blackboard（黑板）通信
• component的hash表
• 舉例說明
• BlurModule和TonemapModule通信
• blackboard.get<BlurPyramidData>

• 不同平台下的不同處理
• XB1
• DX12 PS4
• DX11
• Texture的內存池

• 在不同時期分配不同地址
• XB1上，LightBuffer被分開了，
• 因為隨申請隨用？

• 優先考慮DiscardResource而不是Clear

• CS Compute share
• PS Pixel Share

• 以戰地4為例
• 147M為沒有對齊的內存
• 不同平台的數據，對齊後的數據
• DX12 80M
• PS4 77M
• XB1 76M

• full frame knowledge
• Frame Graphs

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