剔除
- 距离剔除 Distance Culling
默认关闭，可以根据需要在Actor - Detail - Render下设置开启，或是添加Cull Distance Volume，可以根据距离剔除体积内所有Actor - 视锥剔除 Frustum Culling
默认开启，只渲染摄像机视线范围内的物体 - 预计算可视性 Precomputed visibility
默认关闭，可在世界场景设置 - 预计算可视性开启。把场景划分为网状单元格，每个单元格记录一个列表，列表上是可视性信息，当镜头移动至某一单元格时只渲染单元格上记录的可见物体 - 遮挡剔除 Occlusion Culling
准确的检查每个模型的可视性。可在控制台输入freezerendering来观察剔除后的模型。Stat initviews显示性能消耗。10000+个物体需要检查时开始对性能产生影响。
早期Z通道 Prepass / Early Z Pass
因为物体之间互相遮挡，如果把所有的物体所有部分全部渲染，将会有大量根本开不见的像素被渲染，造成性能浪费。按照距离先渲染离屏幕近再渲染离屏幕远的物体也行不通，因为有很多如下图你中有我的情况
所以预先渲染几何体，再对物体进行遮罩处理，这样在最终正式渲染时，只渲染镜头能看到的部分
几何体渲染 Geometry Rendering
GPU开始一个绘制调用接一个绘制调用的渲染。
控制台输入
stat rhi // 渲染头接口 rendering head interface
在下面Counters - DrawPrimitiveCalls可以看到绘制调用数，小于3000次调用是比较合理的，大于5000就略高了，超过10000次就估计有问题了，手游或VR游戏要低得多，最多几百次。
绘制调用数对性能的影响要比多边形数对性能的影响高得多。
降低绘制调用
使用少量较大的模型来替换大量小模型。但是这样做有副作用：会对遮挡，光照贴图，内存，碰撞计算产生负面影响。
顶点着色器
- 将本地坐标中的顶点位置转化为世界坐标中的顶点位置
- 处理顶点着色
- 应用额外偏移
可以通过材质中的世界坐标偏移引脚使物体视觉上产生偏移，但实际上并没有偏移，因为CPU不知道进行了偏移，所以物理碰撞等还是会按照偏移前计算。多用来偏移布料，水波，植被的动画。 - 优化：在远距离禁用世界坐标偏移
光栅化 Rasterization
把顶点数据转化为像素的过程
过度着色 Overshading
当渲染这些像素时，UE使用像素着色器（Pixel Shader）来精准计算着色。由于硬件设计，此计算过程采用2x2像素阵列进行。如果一个多边形十分小，就算实际只需要1个像素显示颜色，也会对4个像素着色。
如上图虽然只有3个像素需要显示颜色，但是会对所处阵列中12个像素都进行着色。
此时如果右边蓝色多边形被渲染时，则需要对红框内8像素重新着色，就造成了过度着色。过度着色对性能的影响不算大，一般可以忽略，对性能要求高的情景可以考虑优化
过度着色优化
- 打开视图模式 - 优化视图模式 - 四边形过度绘制，越蓝越ok
- 多边形密度越大，渲染越耗性能
- 离镜头越远，密度越大，所以可以考虑lodding / culling
- 对前向渲染的影响比延迟渲染更大
RenderDoc
下载RenderDoc软件，按教程设置好后，在视图的右上角会多一个图标，点击后可以跳转至RenderDoc查看当前帧渲染的详情，可以清楚的看到为了渲染这一帧画面的各个步骤，也可以清楚的看到所谓GBuffer到底是什么（如图所示），功能十分强大，不过我的破电脑开了这个之后就卡的不行了
- GBufferA
世界法线贴图，RGB三个通道分别记录XYZ三个轴向的模型的指向 - GBufferB
R通道 金属对象遮罩图层；G通道 高光图层；B通道 粗糙度图层。三个图层一起展示出场景中物体的光泽度。 - GBufferC
不带任何光照效果的图像 - GBufferD E
毛发渲染，次表面散射等 -
SceneDepthZ
图像深度信息，物体离镜头的距离
GBuffers
在UE中视图显示 - 缓冲显示中也可以看到类似的渲染图
管线状态
- 输入汇编 Input Assembler
管线从几何体中获取信息的环节 - 顶点着色器 Vertex Shader
修改顶点位置，顶点颜色等 - 凸包着色器 Hull Shader
用于置换贴图 - 域着色器 Domain Shader
- 几何着色器 Geometry Shader
非必要，可能会用不到 - 光栅化 Rasterizer
- 像素着色器 Pixel Shader
- 输出合并
自定义深度 Custom Depth
可以让物体与场景分离，达到绿幕效果，便于抠图，或是添加各种特效，如轮廓特效。
选中物体后 - Detail - Rendering - Render Custom Depth Pass，在高分辨率截图处可以开启自定义深度遮罩预览效果。
纹理 Textures
虽然纹理的大小不会对性能产生较大的影响，但是会影响内存占用与带宽，玩游戏时遇到的突然完全静止卡顿多是出于带宽不足。在材质被导入时，UE会自动将其压缩，并生成mipmaps
多级渐进纹理 Mipmaps
mipmap的每张图都是前一张图的1/4大小，这就是为什么纹理的宽高要求是2的指数幂
如上图所示，如果没有mipmaps，远处的纹理噪点会非常严重
纹理流送 Texture Streaming
纹理流送是指引擎判断所需纹理与mipmap的过程，只在需要时加载某个纹理。要正确的纹理流送也需要纹理的宽高是2的指数幂。但是也存在不需要生成mipmap的情况，比如游戏的UI纹理，因为一直在屏幕最前方，不会远距离观察，所以可以任意尺寸。
像素着色器 Pixel Shaders
与顶点着色器类似，可以理解为GPU运行的一个个函数来修改像素的颜色。
贯穿于渲染的整个过程。
像素着色器逐像素运行，也可以有选择性的逐像素运行， 比如添加遮罩，对符合规则的像素着色
像素着色器由着色器语言编写，不同平台语言不同
DirectX上用HLSL - High Level Shader Language
UE中双击打开材质 - 窗口 - 着色器代码 - HLSL代码可以看到材质的代码详情
着色器工作流程
- 在Engine\Shaders目录下有巨量的Shader模板
- UE材质编辑器中可以通过node连接使用这些模板（这也就解释了为什么有些node的某些选项是灰色的，因为套用了不同的模板，如有需要，可以自己写新的模板\Shader来使用）
- 材质编辑器对模板重组整理写出新的shader（会生成不止1个新shader，因为多个shader，每个实现简单功能要比1个shader实现复杂功能高效）
PBR 基于物理的渲染 Physical Base Rendering
- 用高光，金属色，粗糙度作为输入来计算环境中几乎所有的着色
- 统一着色，几乎所有的材质都建立在相同的shader上，以获得最大效率
着色模型 Shading Model
着色模型决定了材质的类型，也就是着色所需要的shader，如图，绿色的部分采用了PBR材质，所以用PBR相关Shader进行着色，其他颜色的用其他对应的shader进行着色
性能影响
- 一个材质或着色器可以查询的纹理采样器有数量限制，通常是16个，其中13个可以被使用。在DirectX 11或更新版可以通过共享采样器实现使用最多128个采样器。
- 纹理大小通常造成延迟和卡顿，而不是掉帧。
- 有时会遇到纹理模糊的情况，通常是由于缺少足够的带宽或内存来快速传输完整分辨率的纹理，而是使用了低分辨率的mipmap，可以通过减少带宽使用量或优化纹理池大小来解决。
- 分辨率越高，复杂材质带来的性能影响越大。对于复杂的材质，在屏幕上显示的越多（离得越近），对性能影响越大，因为会有更多的像素参与到复杂的着色计算中。
纹理池 Texture Pool
内存中分配给纹理的空间，分配过后该部分内存被直接占用。控制台输入
r.Streaming.Poolsize
可以改变纹理池大小
反射
反射优先级 SSR > Planar > Reflection Capture
反射捕获
- 捕获一张立方体贴图，然后混合到附近需要反射的模型上
- 预计算
- 性能耗费低
- 不准确
- 纯静态
- 只影响捕获球附近范围内的物体
平面反射 Planar Reflections
- 反射只发生在反射平面上
- 性能耗费高
- 适合如镜子类需要准确反射的平面
- 可以实时反射
屏幕空间反射 SSR Screen Space Reflections
- 默认的反射系统
- 实时且反射屏幕上所有东西
- 准确
- 性能耗费中等
- 只能反射屏幕上可见的物体
性能影响
- 如果项目没有烘培，反射捕获在关卡加载时捕获场景，如果有过多的反射捕获可能会加载更慢，烘焙项目可以解决此问题
- 当很多反射捕获相互叠加时，会增加运算难度
- 反射捕获的清晰度可以通过设置其捕获的立方体贴图来修改，具体来说，项目设置 - 引擎渲染 - 反射 - 反射捕获分辨率
- 天光Skylight会为整个世界场景提供一个低消耗备用反射捕获
- 非必要不用平面反射
- 如果硬件性能受限，关闭SSR
- 如果硬件性能可以，可提高SSR质量
r.SSR.Quality 4 (默认3，改为4可些许提升质量）
光照与阴影
- 主要有两种方式处理光照/阴影，静态与动态，换句话说预渲染/实时。
- 光照与阴影经常是彼此分离的。
静态光照流程方面
- 经编辑器预计算并将大部分结果存储在光照贴图中
- 性能方面非常快速，但会增加内存占用
- 需要花很多时间来预计算光照
- 每当有改动时，光照需要重新渲染
- 模型需要光照贴图UV，准备步骤耗费时间
静态光照质量方面
- 可以处理辐射和全局光照
- 真实的阴影效果，包括软阴影
- 质量取决于光照贴图分辨率和UV布局
- 由于UV布局的关系，可能会有接缝
- 光照贴图分辨率有上限
- 超大型模型会缺乏足够的光照贴图UV空间
光照贴图 Lightmaps
实际上就是一张纹理，一张烘焙的有光照和阴影信息的图片。然后纹理会和底色（BaseColor）相乘，使其看起来像是被照亮了一样。
动态光照流程方面
- 通过使用GBuffer实时渲染
- 可以随意改变，移动，增加删除光源
- 不需要额外的模型准备
- 阴影十分耗费性能
- 有不同的方式来渲染阴影，需要花时间和经验来找到合适的方式或组合
动态光照质量方面
- 由于阴影耗费性能大，所以通常降低渲染质量来补偿
- 对大部分内容都不会产生辐射\全局光照，实现软阴影比较困难
- 动态阴影不太需要考虑模型大小
动态阴影类型
-
常规动态阴影 Regular Dynamic Shadows
应用最对，最常规的动态阴影
常规动态阴影 - 逐个对象阴影 Per Object Shadows
又叫固定光源阴影 Stationary Light Shadows。是动态阴影与静态阴影的混合。 -
联级阴影地图 Cascaded Shadow Maps CSM
只能应用在定向光源，会将不同的动态阴影集相互串联，根据距离切换不同的阴影贴图，在定向光源 - Detail - CSM中可以调整动态阴影联级数量，距离。
CSM -
距离场阴影 Distance Field Shadows
主要处理远距离阴影，不准确，但消耗低。使用距离场信息而不是几何体信息。通过创建体积纹理，存储点之间的距离信息。体积纹理的分辨率决定了阴影的细节程度。此功能默认没有开启，需在项目设置开启，开启后需要花时间生成距离场。之后可以在 显示 - 可视化 - 全局距离场查看。
距离场阴影
体积纹理：一张纹理图，通过切分为一个个小块，并叠加在一起，从而形成立体区域，然后根据白色的位置确定对象的形状 - 插图阴影 Inset Shadows
与逐个对象阴影本质相同，使动态模型（如玩家角色）拥有高分辨率动态阴影。 - 接触阴影 Contact Shadows
能在细小物体下投射效果不错的接触阴影。 - 胶囊阴影 Capsule Shadows
简单便宜，比如用碰撞胶囊来投阴影
光照渲染过程
渲染阴影所需4项
- 相机到几何体的距离
- 相机的位置
- 光源的位置
- 几何体到光源的位置
动态光照性能影响
- 动态光照本身对性能消耗相对较低
- 损耗源于像素的着色运算，像素越多，速度越慢
- 因此镜头离光源越近，受影响的像素就越多，渲染的速度就越慢
- 因此光源的源半径要尽可能小
- 防止光源重叠过多和反复重叠
动态阴影性能影响
- 如不需要，关闭阴影，如可用蓝图对门后的光源进行集体控制
- 多边形面数对阴影性能产生较大影响
- 距离场对棱角分明的几何体效果更好
- 远距离时渐出或关闭阴影
光照混合
- 静态光照用于远距离和微弱的光照
- 用静态光照来渲染摄像机附近的间接光照
- 在一个静态光照之上添加一个动态光照，或直接使用Stationary Light
- 若需要尽可能高的性能，只是用静态光照
- 想随时改变光照效果，只使用动态光照。
距离雾
透明
- 透明效果对延迟渲染比较困难，所以透明效果通常留到渲染最后阶段，或者新辟管线用前向渲染然后与延迟渲染混合。
- 困难的原因是延迟渲染都是通过GBuffer混合实现，但是GBuffer难以提供足够的信息来绘制透明效果。因此透明效果经常看起来比较简单，除非适当的设置或改用前向渲染。
后期处理
泛光 Bloom
颜色分级 Color Grading
- LUT Look Up Table 查找表，16个不同的网格，构成4096种颜色。在一帧中，每个像素在默认表中寻找与之最接近的颜色，通过对比实际使用的LUT来确认颜色的偏移，然后应用到整帧的颜色偏移。
