Choisir entre rendu forward, deferred et Forward+

Partir de la charge de travail

Une architecture de rendu détermine à quel moment les surfaces visibles reçoivent leur éclairage et quelles données intermédiaires doivent être conservées. Il faut la choisir à partir de scènes représentatives : un petit intérieur, une rue animée de nuit et une vue dominée par du verre peuvent solliciter des ressources différentes. Comptez les lumières qui se chevauchent et les pixels ombrés, et pas seulement les lumières placées dans le niveau.

Distinguer les trois mécanismes

Le rendu forward évalue conjointement le matériau et l'éclairage. Le deferred shading stocke d'abord les attributs des surfaces opaques dans un G-buffer, puis calcule l'éclairage à partir de ces attributs ; l'espace de stockage supplémentaire et la représentation des matériaux deviennent alors des enjeux d'architecture. La transparence nécessite généralement un chemin de rendu séparé, et l'antialiasing multi-échantillon (MSAA) demande une attention particulière. [1][3]

Forward+ conserve l'ombrage des matériaux en forward, mais construit des listes de lumières spatiales, souvent à l'aide de tuiles d'écran générées par calcul (compute). Chaque fragment évalue ensuite les lumières candidates de sa tuile. L'exemple d'AMD fournit une implémentation d'origine de cette répartition du travail. [2]

Faire une estimation de bande passante

Prenons l'exemple, à titre d'illustration, d'un G-buffer de 1920 × 1080 stockant 16 octets par pixel. Une image complète occupe 33 177 600 octets, soit environ 31,6 Mio, hors profondeur, multi-échantillonnage et tampons auxiliaires. Une écriture complète et une lecture complète à 60 images par seconde représentent environ 3,98 Go/s de trafic logique.

Ce calcul est une estimation de planification, et non une mesure de la bande passante réelle de la mémoire externe : la compression, les caches, le stockage local aux tuiles et les passes supplémentaires modifient le trafic effectif. Il sert à se demander si un canal de matériau supplémentaire justifie son coût. Pour Forward+, faites une estimation équivalente pour les en-têtes de tuiles, les indices de lumières et la gestion des dépassements de capacité.

Mener une comparaison contrôlée

Gardez à l'identique la résolution, les lumières, les matériaux, la qualité des ombres et l'exposition. Relevez les temps GPU de la préparation de la profondeur, de la construction des listes, de l'ombrage des surfaces opaques, de la transparence et des resolves. Enregistrez la distribution des longueurs de liste ainsi que la pire tuile : une moyenne peut masquer une intersection très éclairée.

Incluez une caméra qui traverse des particules et du verre. Si les listes utilisent les bornes de profondeur des objets opaques, vérifiez explicitement que les fragments transparents conservent toutes les lumières pertinentes. Visualisez le nombre de candidats et forcez la limite de capacité afin de confirmer qu'un dépassement déclenche un comportement de repli défini, et non une illumination manquante.

Connaître les limites

Une liste de lumières réduit le travail d'éclairage inutile ; elle ne réduit pas automatiquement le rendu des ombres, la complexité des matériaux ni l'overdraw de la transparence. Le MSAA en deferred est possible, mais conserver et ombrer l'information par échantillon a un coût. [1][3]

Considérez ce choix comme une décision de budget fondée sur des mesures. Une approche hybride peut convenir, mais chaque chemin supplémentaire alourdit la maintenance des shaders et le travail de mise en correspondance des images. Documentez les scènes qui ont justifié la décision et refaites la comparaison lorsque la composition du contenu change.

Sources

• [1] Forward, Forward+, and Deferred — Khronos Group.
• [2] ForwardPlus11 sample — AMD GPUOpen.
• [3] Deferred Shading in Tabula Rasa — Rusty Koonce, NVIDIA GPU Gems 3.