【Metal2剖析（二）：传统延迟渲染和TBDR】

最新推荐文章于 2024-11-22 02:27:21 发布
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分类专栏： Metal2研发笔录 文章标签： metal tbdr imageblock 延迟渲染
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/cordova/article/details/102944905
本文深入探讨Metal2中的延迟渲染技术，包括传统双Pass延迟渲染和单Pass延迟渲染（TBDR）。重点分析了Metal2的新特性如光栅顺序组（ROG）和图像数据块（ImageBlocks）如何优化延迟渲染，特别是如何利用Tile Based渲染架构减少带宽消耗。此外，介绍了Xcode的抓帧调试工具在分析延迟渲染流程中的应用。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

在这里插入图片描述

针对延迟渲染，官方给出了一个Demo，分别实现了传统的双Pass延迟渲染和利用Metal的特性实现的单一Pass延迟渲染。单Pass延迟渲染主要依靠iOS和tvOS平台的Tile based特性来实现。这篇文章主要根据官方的延迟渲染Demo来分析两种延迟渲染的原理区别，扩展Programmable blending特性实现延迟渲染和ImageBlock实现延迟渲染进行优化的原理，挖掘总结用到的Metal引擎特性和相关知识点。

官方Metal Demo列表地址：https://developer.apple.com/metal/sample-code/

延迟渲染Demo地址：https://developer.apple.com/documentation/metal/deferred_lighting?language=objc

文章目录

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Metal2新特性：光栅顺序组（ROG,Raster Order Groups）
Mr_厚厚的博客
11-12 2252
背景主题文章：【Metal引擎剖析（二）：传统延迟渲染和TBDR】 1. Raster Order Groups的作用 ROG是干什么的呢？官方解释：准确的控制并行的fragment shader线程访问同一个像素的顺序。 通俗点说，就是我们在渲染场景物体的时候，有些前后重叠遮挡的物体身上的fragment shader可能会同时访问同一个坐标的那个像素数据，造成竞争，导致结果错误。而ROG就...
【Metal2剖析（五）：Forward+ with Tile Shading】
Mr_厚厚的博客
12-05 756
官方Demo下载地址： https://developer.apple.com/documentation/metal/forward_plus_lighting_with_tile_shading?language=objc 文章目录一、关键词二、关于Forward+三、Persistent Threadgroup memory四、Tile Based Shading五、Light Cul...
关于Unity中的渲染路径/前向渲染/延迟渲染/TBDR
weixin_45769382的博客
01-04 999
长期以来被渲染路径搞得晕头转向，尤其是前向渲染和延迟渲染。重读第二遍入门精要感觉有必要把这些模糊的知识点串联记录起来。 1.什么是渲染路径？ 渲染路径指的是场景中光照的渲染方式。到底是用前向渲染的方式，还是用延迟渲染的方式。使用不同的方式决定了不同的光照计算结果。只有为shader正确的选择和设置需要的渲染路径，该shader的渲染路径才能正确被执行。 2.不同的摄像机可以使用不同的渲染路径。通过Camera组件中的Rendering Path来指定。 3.什么是前向渲染路径？ 完成一次完整的前向渲染，需要
metal2的四个新features
anfu8346的博客
02-20 144
https://developer.apple.com/documentation/metal/mtldevice/ios_and_tvos_devices/about_gpu_family_4 Imageblocks Tile Shading Raster Order Groups Enchanced MSAA and Image block Sample Coverage C...
【TA-霜狼_may-《百人计划》】图形3.4 延迟渲染管线介绍
卓仔的博客
07-23 1207
图形3.4 延迟渲染管线介绍
渲染技术常见问题的分析与讨论
欢迎来到《技术探索》，这是一个专注于游戏开发技术的博客。在这里，我们将深入探讨游戏引擎、图形渲染、人工智能、物理模拟等领域的最新技术和最佳实践。无论您是初学者还是经验丰富的开发者，我们都希望为您提供有价值的见解和实用的技巧。
11-22 963
通过合理设置Load/Store Action和使用Memoryless缓冲区，可以显著优化渲染性能，减少带宽和显存的使用。在实际开发中，开发者应根据具体的渲染需求和性能目标，灵活运用这些技术，以提高图形应用的效率。在移动平台的图形渲染中，Render Target（RT）切换和CPU回读GPU数据是两个重要的性能瓶颈。以下是对这两个问题的详细分析和优化建议。在移动平台的图形渲染中，优化RT切换和避免CPU回读GPU数据是提升性能的关键。
现代渲染管线中的Shader Pass详解
欢迎来到《技术探索》，这是一个专注于游戏开发技术的博客。在这里，我们将深入探讨游戏引擎、图形渲染、人工智能、物理模拟等领域的最新技术和最佳实践。无论您是初学者还是经验丰富的开发者，我们都希望为您提供有价值的见解和实用的技巧。
08-02 277
本文系统梳理了Shader Pass的核心概念与实现流程。Pass作为渲染管线的基本单元，包含着色器程序、渲染状态和资源绑定，多Pass协作可完成复杂效果。文章详细解析了数据准备、状态配置和执行阶段的运作机制，对比了OpenGL、Vulkan和Metal的API差异，并给出变体管理、多线程优化等实用技巧。通过分析UE4/Unity的实现方案，为开发者提供了跨平台优化指南和技术参考资料（共8篇），帮助深入理解现代渲染管线的Pass设计与性能优化。
Unity 分块延迟渲染01 (TBDR)
Kaitiren的专栏
07-10 1058
Unity 分块延迟渲染在Unity2022中实现了Forward+ 管线全流程，有兴趣的同学可以看看和实现TBDR中的流程。
【Metal2剖析（六）：Metal图像处理基础（上）】
Mr_厚厚的博客
12-31 1929
【Metal引擎研发笔录】完整版优快云专栏：https://blog.youkuaiyun.com/cordova/category_9467887.html 文章目录一、关键词上：下：二、Metal引擎下实现图像处理三、图像处理概念四、灰度变换4.1 灰度取反（Image NegaTive）4.2 Log变换（Log Transformation）4.3 幂律变换（Power-Law Trandfor...
vue 移动端点击延迟_使用Vulkan的renderpass加速移动端延迟渲染
weixin_39750195的博客
12-24 465
由于本人才疏学浅，翻译难免有误，望各位不吝惜指正。感谢两位作者，今天为大家分享使用Vulkan的renderpass加速移动端延迟渲染。内容multipass是什么？multipass可以做什么？驱动可以做什么开发者可以做什么临时图像和LAZILY内存分配案例BaselineSponzaLofotenmultipass是什么？一个renderpass可以有多个subpasssubpass之间可以设...
Metal新特性：大幅度提升iOS端性能
淘系技术
07-17 2054
作为较早在客户端侧选择Flutter方案的技术团队，性能和用户体验一直是闲鱼技术团队在开发中比较关注的点。而Metal这样的直接操作GPU的底层接口无疑会给闲鱼技术团队突破性能瓶颈提供一...
Metal API随着iOS 10与macOS 10.12新引入的Tessellation特性
zenny_chen的专栏
09-23 6009
Tessellation——中文一般译作“细分曲面”，一般用于将由少量顶点构成的面生成细节度更高的面。这其中的原理是将一个三角形或四边形，由GPU根据我们编程的控制点生成规则，自动生成更多的顶点，然后将这些顶点根据一定规则生成更多的三角形。这么一来，我们可以在3D游戏中在远处的敌人使用低模也能做出精细度较高的模型出来了，而且也省顶点数据传输带宽。
使用Metal打造令人惊叹的游戏效果
痞子龙3D编程
12-09 5025
苹果最新推出的Metal框架支持GPU硬件加速、高级3D图形渲染以及大数据并行运算。且提供了先进而精简的API来确保框架的细粒度(fine-grain)，并且在组织架构、程序处理、图形呈现、运算指令以及指令相关数据资源的管理上都支持底层控制。其核心目的是尽可能的减少CPU开销，而将运行时产生的大部分负载交由GPU承担。 ——Metal编程指南 Metal是一套用于在iPhone和iPa
metal2 里 programmable blending 和image block的区别 语法以及persistent thread group的语法...
anfu8346的博客
07-08 401
programmable blending 刚接触这个概念的时候 挺激动的 因为能解决很多管线里面的问题 比如 切一次rt再切回来 为了做read write same rt 有了这个 就不用切啦 可以在一个pass里 read write同一块rt啦 还能解决画了opque 切出去做后处理 再切回来画transparent 本质上不用pb无法用一个pass解决还是因为这里为...
【Metal2剖析（一）：MTLRenderPassDescriptor和MTLVertexDescriptor】
Mr_厚厚的博客
10-29 4252
MTLRenderPassDescriptor和MTLVertexDescriptor是Metal引擎框架中比较重要的两个类，分别用来配置渲染末期渲染结果的去向和渲染初期顶点数据的映射传送。 一、MTLRenderPassDescriptor渲染通道描述 1.1 MTLRenderPassDescriptor是什么 关于MTLRenderPassDescriptor苹果官方的解释比较简单，初学者可...
移动GPU三种主流架构优缺点浅析
【黑键】
10-24 2105
移动GPU三种主流架构优缺点浅析 GPU是Graphic Processor Unit的简称，顾名思义就是图形处理器。 GPU的概念最早是从图形工作站发展而来，从90年代的个人电脑普及开始，GPU迎来了其大发展的时代。 在90年代中期，桌面GPU经历了2D到3D的跨越，从此3D图形渲染取代2D成为PC游戏的主流 移动GPU的劣势主要表现在理论性能和带宽。 移动GPU受限于芯片的面积，能耗以...
tbdr+mrt
anfu8346的博客
05-20 128
有关mrt的在tbdr的架构下的内存排布 system memory肯定是dither 我对这里把握比较大 rt0 rgba8 rt1 r8 这样像素排列是rgba8r8rgba8r8rgba8r8....... 在tile上我倾向也是这么排的 所以如果rt多了 也会像msaa一样 增加tile数量 但是这个事情有个上限 比如powervr sgx5 是256bits（大概）...
TDBR & Xcode Profile
yunman2012的博客
12-26 1184
为了体现显式的、高性能的、贴近硬件的设计哲学，现代图形 API 都提供了相对传统 API 更加强大的内存管理接口。传统 API 的内存管理基本是通过 Runtime/Driver 代为托管，开发者一般不需要过多关心内存分配实现和细节。现代 API 提供了明确的内存控制接口，因此 Runtime/Driver 几乎不再帮助开发者管理内存，需要开发者显式控制内存分配。显式内存管理的好处在于可以降低内存分配的次数开销，而不必每次创建/销毁资源时进行内存分配操作。 GPU架构 GPU也是有多级缓存结构的：寄存器.
[引擎搭建记录] 延迟渲染管线与PBR(下)
膜力鸭苏蛙可的博客
04-09 1265
这篇文章接着上篇讲述PBR相关的理论 github地址： https://github.com/MrySwk/GravityEngine （目前渲染部分代码乱七八糟，之后要重构一次） 图形库用的是DirectX，目前引擎已经完成了基本的界面浏览功能、延迟管线、模型加载以及PBR，效果图如下 基于物理的渲染 PBR这个东西，真说要讲可能也轮不到我这个萌新来讲，因此这篇文章只是我个人对PBR的一些...
IMR图像渲染
最新发布
04-02
<think>嗯，用户想了解IMR图像渲染技术的实现方法。首先，我需要回忆一下IMR是什么。根据之前提供的引用内容，IMR是Immediate Mode Rendering的缩写，也就是即时模式渲染。这种架构在移动平台上使用，比如引用[1]提到IMR架构的几何数据传输至GPU的顶点着色器处理的时序图结构。这说明IMR在处理几何数据时是按顺序立即处理每个图元，不需要分块处理。 接下来，我需要整理IMR的工作流程。根据引用[4]中的渲染管线流程，IMR应该遵循传统的管线步骤：顶点着色器、曲面细分、几何着色器、裁剪、屏幕映射、三角形设置、遍历三角形、片元着色器、逐片元操作。不过IMR的特点在于每个图元立即处理，所以可能在顶点处理后就立即进行光栅化和片元着色，不需要等待整个场景的几何处理完成。 然后，IMR的关键技术点。根据引用[2]和引用[3]，TBDR和TBR有隐面剔除，但IMR可能没有这个步骤。IMR的显存带宽消耗较大，因为每个图元处理后的数据直接写入显存，容易导致带宽瓶颈。而TBDR通过分块和延迟渲染来减少带宽使用，但IMR是立即处理，所以这方面需要对比说明。 实现方法方面，IMR需要按顺序提交DrawCall，顶点着色器处理顶点后立即光栅化，生成片元后执行片元着色器，最后进行深度测试和混合。而引用[2]提到IMR没有隐面剔除，所以可能每个片元都会处理，导致不必要的计算。比如，被遮挡的片元也会执行像素着色器，影响性能。 优化方法的话，可能需要减少Overdraw，使用Early-Z等技术。比如在顶点着色器中尽早进行深度测试，或者在驱动层面优化，但IMR架构本身可能限制了这些优化手段。引用[3]提到的Programmable blending可能与IMR关系不大，但需要确认。 应用场景方面，IMR适合桌面GPU，因为显存带宽充足，而移动端更多用TBDR。引用[1]和引用[2]中的对比，可以说明IMR在移动平台上的不足，以及为何TBDR更常见。 用户可能还想知道IMR与其他架构的区别，比如和TBDR、TBR的不同。需要根据引用[2]中的内容，指出IMR没有隐面剔除步骤，导致更多片元处理。此外，IMR的显存带宽压力更大，这在移动设备上是个问题，所以移动GPU多用TBDR。 最后，用户的问题生成部分需要围绕IMR的实现、优化、对比、应用场景展开。可能的问题包括IMR的优缺点，与TBDR的区别，适用场景，优化策略等。需要确保问题覆盖用户可能感兴趣的方面，并基于提供的引用信息。</think>### IMR图像渲染技术实现方法分步解析 IMR（Immediate Mode Rendering）是GPU渲染架构的一种模式，其核心特点是**按顺序立即处理每个图元**，与移动平台主流的TBDR（Tile-Based Deferred Rendering）架构形成对比[^1][^2]。以下是其实现原理及关键技术点： --- #### 一、IMR渲染流程 1. **顶点处理阶段** - 顶点着色器逐顶点处理几何数据，生成屏幕空间坐标 - 几何数据**直接写入系统内存或显存**，不进行分块存储 ```cpp // 伪代码示例：顶点着色器处理 void vertex_shader(in VertexInput v, out VertexOutput o) { o.position = mul(MVP_MATRIX, v.position); o.uv = v.uv; } ``` 2. **图元组装与光栅化** - 立即将处理后的顶点组装成三角形 - 进行**逐三角形光栅化**，生成片元（Fragment） 3. **片元处理阶段** - 对每个片元执行像素着色器 - **无隐面剔除**，即使被遮挡的片元也会处理 $$ \text{片元数量} = \sum_{i=1}^{n} (\text{可见片元}_i + \text{被遮挡片元}_i) $$ 4. **逐片元操作** - 执行深度测试（Depth Test）、模板测试（Stencil Test） - 混合（Blending）操作直接写入帧缓冲区 --- #### 二、关键技术特性 1. **线性数据流** - 几何数据按提交顺序处理，适用于桌面GPU的高带宽特性 - 数据流：$ \text{CPU} \xrightarrow{\text{直接传输}} \text{GPU显存} \xrightarrow{\text{流水线处理}} $ 2. **显存带宽压力** - 每个渲染操作都需要直接访问显存 - 典型带宽消耗公式： $$ \text{带宽需求} = \sum (\text{顶点数据量} + \text{纹理数据量} + \text{帧缓冲写入量}) $$ 3. **无分块处理** - 区别于TBDR的Tile划分，IMR直接处理全分辨率帧缓冲 - 导致Overdraw（过度绘制）问题更显著 --- #### 三、优化方法 1. **Early-Z技术** - 在像素着色器执行前进行深度测试 - 可减少约30%无效像素计算 2. **顶点缓存优化** - 重用已处理的顶点数据 - 通过索引缓冲区（Index Buffer）减少重复顶点传输 3. **驱动级优化** - 自动合并Draw Call - 动态调整渲染顺序降低Overdraw --- #### 四、应用场景对比 | 特性 | IMR | TBDR | |--------------------|--------------------|-------------------| | 适用平台 | 桌面GPU | 移动GPU | | 带宽敏感性 | 高 | 低 | | Overdraw控制 | 依赖Early-Z | 隐面剔除(HSR) | | 典型代表 | NVIDIA/AMD GPU | PowerVR/Adreno | ---
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