《地平线：西部禁域》的Deferred Texture技术

Chengsoul

导语：《地平线：西部禁域》是Guerrilla Games在2022年推出的一款备受关注的续作游戏，在游戏当中主角埃洛伊踏上了前往西方未知土地的冒险，为了实现广阔世界的种种表现效果，研发团队对其渲染管线进行了升级优化，其中就包括了Deferred Texture技术。本文内容源于在GDC 2022上Guerrilla Games团队所做的分享，原题为Adventures with Deferred Texturing in 'Horizon Forbidden West' 。

overview

一、关于visibility buffer

visibility buffer其实出来很长时间了，近期通过nanite被大家熟知。它有很多变种，如文章中所列，Intel（原版）、Dawn Engine(Eidos)、UE5、Activision都有不同的做法。

总的说来就是开始渲染是一个比传统gbuffer小的多的visibility buffer，仅保存primitive id等少量信息，贴图等一概不读。然后再来一个pass，把各种复杂信息补上，输出gbuffer或者直接shading都可以。这个shading过程常常是在compute shader里做的。

传统渲染管线的问题

我们以最标准的vs-rasterize-ps流程来看，这里有若干问题：

• ps总是以2x2 quad来渲染，对于tiny triangle的case，overhead非常高。
• 渲染管线非常的“死”，导致很多时候出现大量gap，比如做shadow depth pass的时候，gpu中大量单元非常空闲；老的流程在面临现在更加复杂的case，真的是越来越不给力了。
• async compute等需要进一步挖掘来提升gpu利用率。
  

visibility buffer的优势

• 实际shading更少的pixel。
• 可以各种batch，大幅度提升cache效率。
• 可以使用compute shader，async compute，进一步提升gpu的利用率。
  

二、Guerrilla Games的做法

overview亮点

• 用于植被，相比很多visibility buffer做法用于static mesh，这里是多了一个进步。
• 使用IndirectDispatch来进一步做了batch，大幅度提升了wave的利用率。
• 融合了自己实现的VRS（不是使用硬件的）。
• 完整的管线介绍，和足够有说服力的性能提升。
  

植被

首先guerrilla在horizon里是把visibility buffer用于植被的。

因为植被是一直动的，而且风动动画也一直比较消耗，所以在整个过程中带来挑战：降低vertex transform就格外的重要。

技术细节

visibility buffer的格式：

存的是一个32bit的信息，相比ue和activision的都更小。

pipeline & batch

batch

如果我们建好visibility buffer，然后一个compute shader上去算，那么就会出现大量的divergence，导致性能很差。

这里使用一个DispatchIndirect，先对visibility buffer的内容进行排序，pack到16x16的tile中，然后在发起wave cmd。

这样的话，shader、texture、const的切换就大大降低，效率提升了不少。

vertex transform

这里visibility一种做法就是在shading pixel的时候，直接做vertex的transform。

这个如果triangle特别小的话，也可以是一个选项。

但是horizon的case是，triangle往往还比较大的，那么就还是batc起来比较好。

就是把要transform的vertex输出到一个ring buffer里，batch&去重，然后计算好了之后再使用。

pipeline

整个过程拆得比较细，用到的时候再查就好，道理就是如此。

在pipeline中间可以看到，基本都用async compute把计算给hide起来了。

性能

可以看到在这个管线里，性能提升还是很可观的。

文/安柏霖
来源：腾讯游戏学堂