Непрямой рендеринг под управлением GPU: формирование команд отрисовки на устройстве

Приблизьте решения об отрисовке к данным сцены

Непрямой рендеринг под управлением GPU позволяет вычислительной работе определять, какие команды или экземпляры обрабатывает графический конвейер. CPU по-прежнему подготавливает ресурсы, выбирает совместимое состояние конвейера и отправляет работу. Полезное изменение состоит в том, что решения о видимости и параметры отрисовки могут оставаться на устройстве без обратного чтения на CPU перед рисованием. Khronos и Microsoft предоставляют оригинальные примеры такой организации. [1][2]

Два способа формирования команд

Один подход резервирует фиксированные места для команд и обнуляет число экземпляров у невидимого объекта. Другой уплотняет идентификаторы видимых экземпляров или команды отрисовки в выходном буфере и формирует их количество. Уплотнение требует дополнительного учёта, но позволяет не обрабатывать пустые записи. Группируйте команды по состоянию, которое выбранный механизм непрямой отрисовки позволяет использовать совместно: произвольная смена материала или конвейера не кодируется автоматически обычной командой рисования. [1][2]

Расчётный пример: ёмкость определяется множеством кандидатов

Предположим, что иллюстративная сцена содержит 10000 экземпляров-кандидатов. Буфер идентификаторов видимых экземпляров с размером 4 байта на идентификатор требует 40000 байт, около 39.1 KiB, если видимым может стать каждый кандидат. Команды, счётчики и выравнивание сюда не входят.

Если в этом кадре видны 3500 экземпляров, вычислительный проход записывает их идентификаторы и соответствующие количества для отрисовки. Выделять место только для 3500, поскольку это был вчерашний максимум, небезопасно. Предотвращение записи за границами путём отбрасывания последующих записей всё равно приводит к пропаже геометрии. Зарезервируйте нужную ёмкость, обрабатывайте ограниченные блоки или предусмотрите полноценный запасной путь. Это расчёты ёмкости, а не измерения производительности.

Постройте и проверьте конвейер

Начните с результатов проверки видимости на CPU как эталона. Сравните видимые идентификаторы и итоговые изображения до добавления проверки перекрытия или нескольких групп материалов. Проверьте формат команд, смещения индексов, базовые вершины, выборку экземпляров и сброс счётчиков. Испытайте отсутствие видимых объектов, полную видимость и границу ёмкости.

Обеспечьте доступность записей вычислительного прохода для чтения непрямых команд и для каждой шейдерной стадии, использующей созданные данные экземпляров. Зависимость, охватывающая только непрямые аргументы, не покрывает другие чтения шейдеров. Отдельные очереди также требуют подходящей межочередной синхронизации и необходимых передач владения. Khronos документирует соответствующие схемы доступа производителя и потребителя. [3]

Сохраняйте ресурсы и не перезаписывайте буфер, который ещё использует предыдущий кадр. Проверьте в захвате GPU сформированные количества и действительно выполненные команды.

Оцените полную стоимость кадра

Измеряйте время отправки команд на CPU вместе с отсечением, уплотнением и рендерингом на GPU. Дополнительные вычисления и обмен с памятью могут перевесить снижение расходов на отправку, особенно в небольших сценах. Непрямое рисование не устраняет дорогое затенение, не решает порядок прозрачных поверхностей и не гарантирует эффективной группировки материалов. Проверьте возможности устройства и ограничения количества команд, сохраняя поддерживаемый запасной путь. Выбирайте такую схему, когда измеренное поведение кадра оправдывает её сложность.

Источники

• [1] GPU Rendering and Multi-Draw Indirect — Khronos Group, Vulkan Samples.
• [2] Indirect drawing and GPU culling — Microsoft, Direct3D documentation and sample.
• [3] Synchronization Examples — Khronos Group, Vulkan documentation.