Выбор между forward, deferred и Forward+

Начните с рабочей нагрузки

Архитектура рендеринга определяет, когда видимые поверхности получают освещение и какие промежуточные данные необходимо сохранять. Проверяйте её на характерных сценах: небольшой интерьер, оживлённая ночная улица и вид с большим количеством стекла могут нагружать разные ресурсы. Учитывайте пересекающиеся источники света и затеняемые пиксели, а не только число источников на уровне.

Разделяйте три механизма

Forward-рендеринг рассчитывает материал и освещение совместно. Deferred shading сначала сохраняет атрибуты непрозрачных поверхностей в G-buffer, затем освещает их; дополнительная память и представление материалов становятся архитектурными вопросами. Прозрачность обычно требует отдельного пути, а многовыборочное сглаживание (MSAA) — дополнительных решений. [1][3]

Forward+ сохраняет forward-расчёт материалов, но строит пространственные списки источников, часто через экранные тайлы, подготовленные вычислительным шейдером. Фрагменты затем проверяют источники-кандидаты своего тайла. Пример AMD содержит оригинальную реализацию такого разделения работы. [2]

Оцените пропускную способность

Рассмотрим условный G-buffer размером 1920 × 1080 с 16 байтами на пиксель. Полное изображение занимает 33,177,600 байт, примерно 31.6 MiB, без глубины, мультисэмплинга и вспомогательных буферов. Одна полная запись и одно чтение при 60 кадрах в секунду дают около 3.98 GB/s логического трафика.

Это расчёт для планирования, а не измеренная пропускная способность внешней памяти: сжатие, кеши, локальная память тайлов и дополнительные проходы меняют фактический трафик. Используйте его, чтобы оценить оправданность дополнительного канала материала. Для Forward+ аналогично оцените заголовки тайлов, индексы источников и обработку переполнения.

Проведите контролируемое сравнение

Сохраните одинаковыми разрешение, источники света, материалы, качество теней и экспозицию. Измерьте GPU-время подготовки глубины, построения списков, непрозрачного затенения, прозрачности и разрешения выборок. Запишите распределение длин списков и самый тяжёлый тайл: среднее значение может скрывать ярко освещённый перекрёсток.

Проведите камеру через частицы и стекло. Если списки используют границы глубины непрозрачных поверхностей, отдельно проверьте, что прозрачные фрагменты сохраняют все нужные источники. Визуализируйте число кандидатов и принудительно достигните предела ёмкости, чтобы подтвердить определённый запасной вариант при переполнении вместо пропавшего света.

Учитывайте ограничения

Список источников уменьшает ненужные расчёты освещения, но не обязательно стоимость теней, сложность материалов или перерисовку прозрачности. Deferred MSAA возможен, однако сохранение и освещение данных выборок имеют стоимость. [1][3]

Принимайте решение по измеренным бюджетам. Гибрид может оказаться подходящим, но каждый дополнительный путь увеличивает обслуживание шейдеров и работу по согласованию изображений. Зафиксируйте сцены, обосновавшие решение, и повторите сравнение при изменении состава контента.

Источники

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