隐藏面消除法—Forward Pixel Kill

1  简介

Forward pixel kill(FPK)是arm mali gpu中的一种隐藏面消除方法,对于不透明的物体,当按照从后往前的次序渲染时,可以改善性能;与early zs test不一样,early zs test是对于从前往后的次序渲染可以kill掉overdraw,由于实际情况中,我们很难保证应用中渲染的物体都是从前往后的顺序,对于复杂的场景这很难做到的也不可能做到,所以设计了FPK与early zs互补来提高gpu的性能。

Fig1.1

2  FPK必要条件

经过光栅化单元出来的fragment可以做zs test,当然也可以不做,完全由应用决定,打开zs test的API为glEnable(GL_DEPTH_TEST),关闭则为glDisable;当enable了zs test后,Mali硬件有两个选项,early zs test和late zs test,这两个在硬件上公用一个zs unit,区别是early zs test会在fragment shader之前做,而late zs test是在fragment shading之后再做。如果一个fragment经过fragment shading之后被late zs test 干掉(kill)了,那么毫无疑问这个fragment shading就是白做了,所以对于不透明物体的渲染,优先选择做early zs test。

对于early zs test和late zs test的选择是由硬件根据不同的GL state来决定的。

那么什么情况下硬件的FPK才会起作用呢?需要满足以下的一些条件:

首先,必须通过了early zs test并做了early zs buffer更新的fragment才可以kill掉其他的fragment,想象一下如果一个通过了early zs test没有做depth buffer更新的fragment,如果在fragment shading时被discard掉了,那么这种fragment是肯定不能作为killer来干掉别人的;第二,每个fragment会有两种状态to kill和to be killed,to kill意为可以kill掉其他的fragment,to be killed意为该fragment可以被其他的fragment kill掉,只有当当前的fragment标记为to kill并且在同一位置的先进入FIFO队列的另一个fragment被标记为to be killed,这样后进入FIFO的fragment才能kill掉之前的fragment。

3  FPK作用方法

经过了early zs test的quad(2x2)会进入FIFO buffer队列(FPKQ),该buffer可以容纳256 个2x2的quad。这时候后进入FPKQ的被标记为 to kill的quad就会kill掉相同位置的先进入FPKQ的quad。被kill掉的quad就不会产生线程进入warp manager来做fragment shading。

4  小结

对于不会渲染到最终FBO上的primitive或者fragment,为了减少无用的操作,越早kill掉gpu的性能将会越好。因此,尽管FPK作为Mali tiled based deferred rendering的一种隐藏面消除方法,与early zs test共同作用提高了gpu的性能,但是作为一名应用开发者,请尽量采用front-to-back的顺序来渲染每一帧的每一个FBO。

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