使用directx11实现高质量图形效果@CGDC4

High Quality Graphic Effects using DX11@CGDC4

这个文章是让我感觉到nv诚意的一个文章，巨多的到中国来做presentation的都是把gdc上的文章再讲一遍，nv则讲了不少新的东西。

主力也都到场，也分享了很多知识。

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DirectCompute

direct compute是dx11相比之前版本的最根本性的变化。

• 以更加接近cpu的方式来做运算：需要改变思维了，天空可以说变得更宽了
  • 做一些通用运算
  • 可以运行在任意线程上（也就脱离了graphics pipeline的限制）
  • 对d3d资源的访问也没有变少
• 访问buffer如同访问内存，不再像原来是sampling的方式，不过memory layout和访问地址的计算也要自己搞了
• atomic operation
  • 支持，但是也是有额外消耗的
  • 用来做thread之间的数据交互
• memory的一些东东

• Memory Space	Speed	Visibility
  Global Memory(Buffers, Textures, Constants)	Longest Latency	All Threads
  Shared Memory(groupshared)	Fast	SingleGroup
  Local Memory(Registers)	Very Fast	Single Thread

  
  
• 内存的效率上和cpu上类似，也要关注cache效率等
  • 但是如果读取方式类似texture，那就用texture的方式读取内存是最好的
• 指令执行的时候遇到branch也会有mask，但不会像cpu做的那么好了
• 理论上thread是格子运行的，实际上硬件里是论组（叫warp）来执行的
  • nv上warp size是32
• context switch&dependency
  • 如果数据有dependency的话，会有一些stall来确保之前的数据有被完成写入，后面的会read到正确的数据。
  • compute mode和graphci mode的切换会造成context switch的开销

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HBAO

也是一种screen space ambient occlusion，以前nv的ppt里面也介绍了。

直接看direct compute的优势吧，graphics pipeline在做高斯blur这种卷积运算的时候texture的访问量是pixel_num*kernel_size

但是在direct compute中因为有shared memory的存在，一个thread group中存在大量的可以共享的texture 访问，那么就可以通过shared memory进行共享，那么issue出去的实际sample量就会大大降少。

实际做下来的数据是：

1280x720	CS	PS	CS/PS
Full-res AO	426 fps	255 fps	1.67x
Half-res AO	593 fps	496 fps	1.20x

1600x900	CS	PS	CS/PS
Full-res AO	311 fps	168 fps	1.85x
Half-res AO	461 fps	368 fps	1.25x

可以说优势还是很明显的，这个就是一个典型例子，硬件在频率没有发生变化，但是在算法级别上有提升，仍旧会带来巨大的不同，这个也是pc的硬件能力要超越console很多才会打平手的原因所在。

这样的计算不用经过rasterizer，所以很适合compute shader来做的。

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OpacityMapping

这样一个效果，很多particle在里面。

常用技术就略过吧，里面几个做法和思路挺好的：

• low res buffer render
  • 这个是一个最常用的做high fill rate feature优化的方法，但是大家都受low res depth和high res depth不匹配的困扰，在uncharted2这样的游戏甚至都存在
  • nv的解决方法是：nearest depth up sampling,
    • 把high res depth和low res depth做比较，几个点中肯定会有matching的点，就用这个
  • 使用GatherRed可以很快的sample 2x2的low res depth

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StochasticTransparency

主要讲一个order independent transparency算法，当然也是基于dx11 feature的。

传统的一个做法是screen door transparency，但是噪点比较严重。

stochastic transparency的思路是和screen door transparency一个方向，使用sub pixel来做transparency，但是实践上是使用8xmsaa buffer，使用coverage mask（也就是SV_Coverage）滤掉一部分sub pixel，剩下的比如3个pixel就sum_color*(3.0f/8)即可。

效果效率都比较好，实现起来也简单。

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FXAA&Nsight

这个没有太多好说的，fxaa速度比mlaa快，但是实际用下来效果没有mlaa好

nsight逐渐变成nv主打，即便有些问题解决也是时间问题，dx9永远不会支持了