针对虚幻3引擎渲染底层的效率优化

编程小6 (4) 2024-05-15 20:12

Hi，大家好，我是编程小6，很荣幸遇见你，我把这些年在开发过程中遇到的问题或想法写出来，今天说一说针对虚幻3引擎渲染底层的效率优化,希望能够帮助你!!!。

http://blog.163.com/ding_liang1989/blog/static/168788329201310215359777/

本人新公司的项目用的是虚幻3引擎，终于有幸观摩一下国外的高级货了。半个月代码看下来，感觉虚幻3的代码比OGRE还是有不小的差距的，这里记录一下优化方案。

1、虚幻3在DX API调用上都是直接调用，没有做重复调用判断，这样或多或少影响了运行效率。做重复判断很简单，这里就不写具体代码了，只提一下坑。

A、顶点和索引缓存是不能简单的判重的。

B、SamplerState做判重会导致设备丢失之后效果出错，解决方法是在FD3D9DynamicRHI::UpdateD3DDeviceFromViewports中重置一下所有状态。

结论：没用。

2、静态物件的批次合并。以现在的硬件水平来说，很少有机器不支持vs_3_0了，所以完全可以放心的用hardware instancing。虚幻3中，普通的StaticMeshComponent是单独画的，要用InstancedStaticMeshComponent才会合并渲染。虚幻3在两个地方应用了InstancedStaticMeshComponent，那就是Procedural Building和Foliage（新版植被系统），普通的静态物件，如果重复摆放，则完全可以应用Foliage，只要是Static Mesh就可以，并不一定要是植物。由于虚幻3在画Base Pass之前会画Depth Pre-Pass，所以能够从批次合并当中受益的地方还是比较多的。

3、虚幻3对于USkeletalMesh貌似没有任何批次合并的考虑，效率上只在LOD上下工夫，像DOTA这种类型的游戏，网格LOD是没什么意义的，具体解决方案待定。

4、虚幻3的ProjectedShadow是一种不太常见的阴影技术，这种技术和ShadowMap有一点不同在于要对投影的锥体进行裁剪来决定是否画阴影，这个锥体在裁剪上带来的误差太大了，虚幻3的做法是用硬件遮挡查询（FSceneViewState::IsShadowOccluded）和这个投影锥体来裁剪，很多完全看不到的阴影实际上都在渲染，解决方法：单独给一个阴影的包围盒，裁剪这个包围盒而不是投影锥。

结论：大幅度提升性能（20+到30+）。

5、还是上面所说的阴影问题，ProjectedShadow这种阴影技术渲染的投射与接收的批次数量比是1:1的，也就是说，每渲染一个投射，就必然要渲染一个接收，打个比方，场景中一盏主光产生阴影，100个动态物件摆在一个地表上，设可见的地表Tile数量为N，物件只投射不接收，地表只接收不投射，这是目前MMORPG比较常用的动态阴影方案，那么用ShadowMap就是100个投射批次+N个接收批次，用ProjectedShadow则是100个投射批次+100个接收批次，虽然ProjectedShadow渲染的投影锥是很简单的几何体，远比地表的三角形要少，但过多的增加批次导致效率降低。解决方案暂定为把投影锥的顶点Buffer做动态合并搞成一个批次渲染。这要求投射阴影图尽量的大，因为虚幻3会把这张图划分为不同大小的区域，如果过小，投射阴影图上的部分区域就会被重复绘制，这样会导致断批次。

结论：30帧左右，好CPU，垃圾显卡，代码里强制只画一次接收，基本无提升。

6、虚幻3在D3D9中用16/32位浮点纹理的HDR Buffer的alpha通道来渲染DepthTexture，同时如果不需要HDR效果，我没有找到替代解决方案，浮点纹理作为RenderTarget导致效率大幅度降低，但这张DepthTexture在渲染阴影的时候要用到（具体用来做什么我还没实际看，初步猜测是反算像素的世界坐标），所以必须要有，ARGB8格式的精度显然又不能用来替代。解决方案：在Early-Z阶段打开颜色写，单独给一个RenderTexture来渲染DepthTexture，在渲染阴影的时候把HDR Buffer换成这张DepthTexture，把HDR Buffer换成LDR Buffer。

坑：1、虚幻3用的是W Buffer而不是Z Buffer，所以在VertexShader输出深度的时候不能用Z/W，而是直接用W。

2、在像素Shader返回深度颜色的时候不能简单的返回float4(w, w, w, 1)，而是应该调用EncodeFloatW(W)。

3、虚幻3在低配模式是不画Early-Z的，ColorBuffer也是A8R8G8B8，改的时候注意点，别把低配反而改低了。

结论：大幅度提升性能（30+到40+）。

由于开发新引擎，我对优化虚幻3已经没什么欲望了，先就这样吧。

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