unreal引擎中动态vb和ib的使用策略改进(一)

无人岛屿颈 · 发表于 2021-1-2 08:34

unreal引擎中有大量动态vb和ib的使用场景，例如hud的界面元素绘制，填充cpu端模拟的粒子渲染数据等。它们每帧都会lock大量的vb和ib资源，因此这就在一定程度上造成了渲染的性能瓶颈。
我们的项目最先碰到的麻烦是hud的界面元素绘制，它让帧率经常处于不稳定的状态。由于需要在窗口里绘制大量的战斗单位的提示信息(例如单位名称，hp条等)，所以逻辑层在一帧内调用了很多次FCanvas::DrawItem的接口，这就使得引擎内部会反复申请新的FCanvasBatchedElementRenderItem。你可能要问，那不是可合批的渲染buffer吗？按道理通过这个类应该不会产生很多drawcall才对，如果材质一致且渲染状态没有改变的话，原本的多个drawcall能够被合并成一个，从而降低运行时的开销。但很可惜，实际情况很复杂，我们的hud上的元素要求以严格的顺序来绘制，不可以按照材质的相似度进行排序。因为hud元素间的遮挡关系是逻辑层决定的，它可不管什么材质的相似度。而且即便hp条和体力条使用了相同的纹理，可文本的字形库被单独存放在引擎内部的动态纹理图集中，很显然它没有办法事先与其他的静态纹理合并在一起。所以这就造成一帧内有可能出现大量界面元素的绘制指令，每条指令均需要填充vb和ib，而且这些vb和ib竟然还是临时创建的，当看到这部分代码时，我都不敢相信自己的眼睛。
我们的游戏在同一屏幕内最多时会有上百个单位，也就是说单纯绘制hud信息就需要生成几百个图元。这个数量级别的vb和ib更新会直接导致帧率从六十帧以上瞬间掉到四十帧以下，我没有料想到开销居然如此之巨大。除此之外，我还发现vb和ib的map操作并不是立即执行的，它会被延迟处理。所以引擎会为此临时从堆中分配一块内存，好让hud模块进行数据填充，等到渲染命令真正执行时才被从堆内存里拷贝到d3d对象中。显然堆内存的分配和释放，以及内存间的拷贝看来都有点冗余，理论上应该可以完全避免。但由于unreal引擎使用了并行渲染技术(多个抽象指令队列同时收集)，所以immediate command list的drawcall会缓存后延迟执行。假设想让command list里的命令立即执行就需要调用flush接口，但这样做的后果是导致渲染线程出现空等待的情况，令cpu的利用率下降。因此要彻底解决这些问题还得另辟蹊径才行，不能硬来。

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