在傳統(tǒng)的延遲渲染系統(tǒng)中，GPU會(huì)從主內(nèi)存中讀取G緩沖區(qū)信息，并隨后將光積聚寫入另一個(gè)主內(nèi)存的渲染目標(biāo)中。這非常適用于有很多可用功率且大型的快速專用又耗能的DDR RAM。

不過(guò)對(duì)于功率受限的設(shè)備，這存在一個(gè)問(wèn)題。問(wèn)題在于移動(dòng)設(shè)備可能只訪問(wèn)較慢的系統(tǒng)內(nèi)存。所以我們要盡可能避免使用內(nèi)存帶寬。

由于要在區(qū)塊貼圖中操作，PowerVR GPU有少量的專用快速本地內(nèi)存。每像素128位或256位都是可行的，這取決于硬件本身。合理利用可以避免在延遲渲染中使用內(nèi)存帶寬。可使用一些相關(guān)的擴(kuò)展，如下所示：

幀緩沖區(qū)提取

幀緩沖區(qū)提取擴(kuò)展允許我們重新讀取先前著色器中編寫的片段值。當(dāng)在貼圖內(nèi)同時(shí)處理著色器和三角形時(shí)這種情況較常發(fā)生。所以這些對(duì)本地內(nèi)存的寫入和讀取比使用系統(tǒng)內(nèi)存要快得多。

像素本地存儲(chǔ)(PLS)

像素本地存儲(chǔ)擴(kuò)展與之前的幀緩沖區(qū)擴(kuò)展相似，但其允許以中間變量格式存儲(chǔ)在本地內(nèi)存。這樣便可以減少格式轉(zhuǎn)換的工作。演示中使用了以下設(shè)計(jì)：

layout(rgb10a2) highp vec4 lightAccumulationpadding;
layout(r32f) highp float depth;
layout(rgba8) highp vec4 normalsroughness;
layout(rgba8) highp vec4 albedoOrReflectancemetallicness;

像素本地存儲(chǔ)2

PLS2允許我們寫入后臺(tái)緩沖區(qū)而不是中間緩沖區(qū)。這意味著我們不需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存中的中間渲染目標(biāo)進(jìn)行渲染便可以位塊傳輸至后臺(tái)緩沖區(qū)。我們還可以直接寫入后臺(tái)緩沖區(qū)，這可以避免使用更多的內(nèi)存帶寬。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

使用PVRTune工具的演示分析表明，優(yōu)化渲染器(幀緩沖區(qū)提取和PLS)可以執(zhí)行更少的渲染任務(wù)。

這表明G緩沖區(qū)的生成、照明和色調(diào)映射階段可以合并到一個(gè)任務(wù)中。這也明確顯示，芯片和主存之間的帶寬使用明顯降低：讀取降低了53%，編寫降低了54%。

所有這些優(yōu)化都會(huì)略微降低幀時(shí)間，但卻可大大降低功耗，如下所示。這意味著移動(dòng)設(shè)備的電池使用壽命將大為延長(zhǎng)。

Future work 未來(lái)的工作

Vulkan

Vulkan允許顯式地指定加載和存儲(chǔ)操作。使用Vulkan和OpenGL ES運(yùn)行 Gnome Horde 演示時(shí)，CPU使用效果較佳。這是移動(dòng)設(shè)備的福音——更少的CPU使用率意味著更低的功耗，而功耗降低也意味著電池的使用壽命更長(zhǎng)且產(chǎn)品功能更豐富。在后續(xù)的文章中，我將結(jié)合PLS和Vulkan進(jìn)行闡述。

射線跟蹤

基于圖像的照明是一種近似。如果光線需要在場(chǎng)景中移動(dòng)，則不可以對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行離線渲染。再次計(jì)算將會(huì)極耗成本。如果使用射線跟蹤生成這些IBL試樣，動(dòng)態(tài)IBL成本則只有使用光柵化進(jìn)行再次計(jì)算成本的幾分之一。

可以想象Vulkan的CPU成本之低，使用射線追蹤的高效PowerVR GPU可以實(shí)現(xiàn)完全動(dòng)態(tài)的光照和陰影效果!