這篇文章將 帶大家了解團(tuán)結(jié)引擎虛擬幾何體（Virtual Geometry）功能的基礎(chǔ)知識、相關(guān)工具及操作方法，包括在團(tuán)結(jié)引擎中開啟虛擬幾何體、模型導(dǎo)入，以及 Editor 中的 Profiler、View Mode、Picking 工具簡介。通過靈活地對 VG 相關(guān)設(shè)置進(jìn)行調(diào)控，團(tuán)結(jié)引擎將協(xié)助大家在渲染性能和畫面效果中取得良好平衡。團(tuán)結(jié)引擎將協(xié)助大家再渲染性能和畫面效果

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模型導(dǎo)入與 VG 使用

在團(tuán)結(jié)引擎中打開 Project Settings-Graphics，勾選 Virtual Geometry 開關(guān)后重啟 Editor，即可開啟全局 VG。

導(dǎo)入模型時(shí)會生成對應(yīng) VG 需要的 cluster 數(shù)據(jù)，Model Importer 中的 VG 選項(xiàng)也會自動(dòng)勾選。場景中生成模型對應(yīng)的 Mesh Render， Mesh Render 的 VG 也會自動(dòng)開啟，且這一選項(xiàng)可以自由開關(guān)。

但因?yàn)閷?dǎo)入模型時(shí)沒有導(dǎo)入 Geometry Buffer，在關(guān)閉 Mesh Render 的 VG 選項(xiàng)后無法正常渲染。此時(shí)需要勾選 Project Settings-Graphics 中 Virtual Geometry 下方的 Keep Geometry Buffer 選項(xiàng)或是 Model Importer 里的 Allow VG Switch 選項(xiàng)來生成兩份模型相關(guān)數(shù)據(jù)，一份是 VG 需要的 cluster 數(shù)據(jù)，另一份是正常渲染的頂點(diǎn)和索引信息。兩個(gè)選項(xiàng)的區(qū)別是 Keep Geometry Buffer 是全局開關(guān)，開啟后所有導(dǎo)入的 VG Mesh 都會生成兩份模型相關(guān)數(shù)據(jù)，而 Allow VG Switch 只針對當(dāng)前導(dǎo)入的模型去生成兩份數(shù)據(jù)。在一般情況下，我們建議只有真的需要對某一個(gè)模型進(jìn)行 VG 跟非 VG 的切換，或是場景中同時(shí)存在該模型對應(yīng)的 VG 和非 VG 的 Renderer 時(shí)，才將這個(gè)開關(guān)進(jìn)行打開，從而通過避免生成兩份模型數(shù)據(jù)來減少內(nèi)存消耗，并取得最好的性能效果。

虛擬幾何體相關(guān)選項(xiàng)

Ignore Simple Mesh：開啟這個(gè)選項(xiàng)后，如果當(dāng)前模型包含一些面片數(shù)較少的submesh，那么模型導(dǎo)入時(shí)會跳過這些 submesh 的 VG 數(shù)據(jù)生成，從而提升性能。

Allow VG Switch：允許用戶在運(yùn)行時(shí)逐模型動(dòng)態(tài)切換 Mesh Render 的 VG 開關(guān)。Project Settings-Player Settings-Virtual Geometry Runtime 也是一個(gè)類似的開關(guān)，開啟該開關(guān)后，當(dāng)我們 build 出包時(shí)，包中也會含有 VG 相關(guān)數(shù)據(jù)。而如果這個(gè)設(shè)置是關(guān)閉狀態(tài)，那么在運(yùn)行時(shí)我們將無法獲取 VG 相關(guān)數(shù)據(jù)，也無法進(jìn)行 VG 渲染。

Surface Compensation：該選項(xiàng)用于提升 alpha test 相關(guān)的 VG 植被在離攝像機(jī)較遠(yuǎn)時(shí)的渲染效果，避免離攝像機(jī)較遠(yuǎn)時(shí)相關(guān)植被出現(xiàn)稀疏的情況，從而提升渲染效果。

Position/Normal/Tangent Precision Options：這三個(gè)選項(xiàng)是跟頂點(diǎn)精度相關(guān)的，當(dāng)頂點(diǎn)精度越高時(shí)，模型就會越還原，占用的內(nèi)存也就會越大，所以用戶可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的精度調(diào)控。如果不想操心相關(guān)的精度設(shè)置，可以選擇默認(rèn)的 auto 選項(xiàng)，選擇該選項(xiàng)之后，相關(guān)的模型將會根據(jù)其模型復(fù)雜度選擇合適的精度進(jìn)行渲染。

VG 與 LOD Group

開啟了 VG 的模型會通過其自適應(yīng)的 LOD 算法進(jìn)行合適的 cluster 層級的選擇。因此這一套系統(tǒng)和當(dāng)前 Editor 中已有的 LOD Group 這一個(gè) component 是互斥的。如果我們開啟了 LOD Group 中的 Virtual Geometry 選項(xiàng)，那么當(dāng)前這個(gè) LOD Group 下只會有 LOD0 對應(yīng)的 Mesh Renderer 的 VG 選項(xiàng)被打開，而剩下的 LOD1 到 LOD3 相應(yīng)的 MeshRenderer 將會被關(guān)閉。我們渲染這個(gè) LOD Group 時(shí)也只會渲染 LOD0 對應(yīng)的 VG 模型。此時(shí)我們也無法控制當(dāng)前 LOD group 下 Mesh Renderer 的 VG 開關(guān)，而只能通過 LOD group 的 VG 開關(guān)進(jìn)行統(tǒng)一的 VG 控制，從而保證 LOD Group 行為的一致性。

VG Buffer

在 Project Settings-Quality 中，我們還保留了跟 VG buffer 相關(guān)的設(shè)置，從而允許用戶根據(jù)項(xiàng)目和平臺的需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)控 VG buffer 的大小。

Persistent Buffer：存放了當(dāng)前場景中所有 VG 物體渲染所需最少量的數(shù)據(jù)，因此如果這個(gè) buffer 越大，那么場景中所能包含的 VG instance 也就越多。

Streaming Buffer：存儲了一幀中渲染所需要的所有 VG 數(shù)據(jù)，當(dāng)畫面的分辨率越高，場景中的 VG 物體越多，模型越復(fù)雜時(shí)，這個(gè) buffer 的大小也就需要越大，以容納所有 VG 相關(guān)數(shù)據(jù)。

Profiler

Stats

在編輯器中，切換到 Game View 窗口下，打開 Stats 面板可以看到兩行數(shù)據(jù)：

• Enabled Virtual Geometry Renderers：渲染的所有 Renderer 中打開虛擬幾何體功能的數(shù)量。

• Disabled Virtual Geoemetry Renderers：渲染的所有 Renderer 中關(guān)閉虛擬幾何體功能的數(shù)量。
  

Profiler

在 Windows=>Analysis=>Profiler 中的 Rendering 區(qū)域，可以查看虛擬幾何體相關(guān)的渲染數(shù)據(jù)。

從上到下分別記錄了：

• 繪制 VBuffer 的 Draw Call 數(shù)量和繪制的三角形預(yù)估數(shù)量；

• 虛擬幾何體繪制的 GBuffer 的 Draw Call 數(shù)量；

• 當(dāng)前幀統(tǒng)計(jì)的 Cluster 數(shù)量、經(jīng)過 Main Cull 后繪制的 Cluster 數(shù)量、經(jīng)過 Post Cull 后繪制的 Cluster 數(shù)量。Main Cull 和 Post Cull 后繪制的 Cluster 數(shù)量相加即是當(dāng)前幀 VBuffer 繪制的 Cluster 數(shù)量；

• 當(dāng)前幀虛擬幾何體上傳到顯存的總數(shù)據(jù)量、當(dāng)前幀虛擬幾何體上傳到顯存的 Cluster 數(shù)據(jù)量；

• 虛擬幾何體所使用的 Buffer 占用的顯存總量。

同時(shí)，虛擬幾何體的部分?jǐn)?shù)據(jù)還會在 Rendering 區(qū)域中以折線圖的形式展示。

Profiler 也能夠連接打包后的程序，進(jìn)行虛擬幾何體相關(guān)的渲染性能分析。需要在打包選項(xiàng)中勾選上 Development Build 和 AutoConnect Profiler。在完成打包后，保持編輯器開啟狀態(tài)，并打開程序，即可在 Profiler 中逐幀進(jìn)行查看相關(guān)數(shù)據(jù)。

Draw Mode

Draw Mode 指的就是 Scene View 窗口中的這個(gè)按鈕，在這個(gè)按鈕下有多個(gè)選項(xiàng)可以幫助我們查看場景中各類光照信息。

Shaded Mode：默認(rèn)為最基礎(chǔ)的渲染。

Wireframe：可以看到場景中所有繪制的 mesh 的線框。

Wireframe

Shaded Wireframe：把 Wireframe 覆蓋在了普通渲染上面，和之前的類似。

Shaded Wireframe

Contributors/Receivers：這個(gè)模式下會繪制三種不同的顏色，黃色代表這個(gè) instance 上 Contribute Global Illumination 這個(gè)選項(xiàng)沒有被勾選，藍(lán)色代表這個(gè)選項(xiàng)被勾選了并且接收的是 lightmap，紅色代表的是這個(gè)選項(xiàng)被勾選了并且接收的是 lightprobe。這個(gè)選項(xiàng)方便我們快速查看場景中 renderer 對于 GI 的設(shè)置。

Contributors/Receivers

Baked Lightmap：繪制那些接收 Lightmap 的 renderer 上面接收到的 Lightmap 的狀態(tài)，可以查看在這里烘焙出的 Lightmap 是怎么應(yīng)用在物體上的，也可以檢查烘焙的過程中烘焙光是否有誤。

Baked Lightmap

Directionality：在烘焙 lightmap 的過程中，我們會生成兩張紋理，第一個(gè)紋理代表的是物體表面接收到的光照強(qiáng)度和顏色的信息，也就是 Baked Lightmap。第二張紋理存儲的是物體表面接收到的最主要的光的矢量方向，在當(dāng)前模式下看到的就是這張方向紋理應(yīng)用于物體上的狀態(tài)，這同樣可以檢查烘焙光的問題。

Directionality

Shadow Mask：當(dāng)我們的 Lighting mode 是 Shadow Mask 時(shí)，烘焙 Lightmap 就會烘焙出第三張紋理，代表陰影遮罩，可以看到烘焙陰影應(yīng)用于當(dāng)前場景的狀態(tài)。大部分物體處于深灰色的狀態(tài)，代表沒有直接光照射到物體上，則其上應(yīng)該有烘焙陰影。有不同顏色的部分代表接收到了來自不同光源的直接光。

Shadow Mask

Albedo：代表了烘焙 lightmap 的物體在烘焙時(shí)貢獻(xiàn)的反照率，與物體的材質(zhì)相關(guān)。

Albedo

Emissive：代表了烘焙 lightmap 的物體在烘焙時(shí)發(fā)出的自發(fā)光，也與材質(zhì)有關(guān)。

Emissive

UV Charts：這個(gè)模式下場景中的物體會被繪制為不同顏色，每一個(gè)顏色都代表了一個(gè) UV 島，處于相同的 UV 島的位置在 Lightmap 上是連續(xù)存在的。通過觀察 UV 的分布，可以合理分配 Lightmap 的分辨率。

UV Charts

Texel Validity：這個(gè)模式中只會繪制紅色和綠色兩種顏色，紅色代表在烘焙的時(shí)候，某個(gè) texel 因?yàn)橹饕吹奖趁娑鴺?biāo)記為無效，這些標(biāo)記為紅色的位置，采用相鄰有效的 texel 進(jìn)行替換。

Texture Validity

UV Overlap：如果兩個(gè)位置在 lightmap 上的 UV 離得太近，那么在采樣的時(shí)候就可能會出現(xiàn)滲色的情況。這個(gè)模式標(biāo)記了可能會出現(xiàn)問題的位置，可以檢查 UV 相關(guān)的問題。

UV Overlap

Lightmap Indices：這個(gè)模式下，不同的顏色代表了某個(gè)位置烘焙在了哪一張不同的 Lightmap 之上。

Lightmap Indices

Picking

Picking 就是當(dāng)我們點(diǎn)擊 scene view 中的某一個(gè)位置時(shí)，引擎可以知道我們選中了哪個(gè)物體并將它突出顯示的能力。而 VG 的 picking 就是指我們選中 VG 物體的能力。例如當(dāng)我們點(diǎn)擊場景中的這個(gè) VG 雕像，它的輪廓就會被顯示出來。

在使用上， VG 的 picking 和非 VG 物體的 picking 完全一致。例如，當(dāng)點(diǎn)擊有子節(jié)點(diǎn)的物體時(shí)，顯示藍(lán)色，而無子節(jié)點(diǎn)的物體則顯示黃色。在 hierarchy 面板中關(guān)閉 VG 物體的 picking 按鈕，就無法再在 scene view 中選中該 VG 物體。

Picking按鈕

原有的 Picking 流程

當(dāng)點(diǎn)擊 scene view 的某個(gè)位置時(shí)，例如點(diǎn)擊一個(gè) VG 雕像，就會以鼠標(biāo)位置為中心創(chuàng)建一個(gè) 4 × 4 大小的 viewport 以及渲染紋理 RT。通過對 scene view 的原投影矩陣做一定的縮放和平移，我們可以獲取到這個(gè)小視口對應(yīng)的投影矩陣。

首先根據(jù)這個(gè)新的投影矩陣對場景進(jìn)行 frustum cull，獲取小視口內(nèi)的所有物體，例如此處的雕像以及它背后的階梯和地面等等。并將它們從近到遠(yuǎn)進(jìn)行排序，然后遍歷所有物體，根據(jù)它的 index 編碼出唯一的顏色，并通過光柵化將其顏色渲染到 RT 上。最后 CPU 回讀這張渲染紋理，獲取出現(xiàn)次數(shù)最多的顏色，解碼顏色，得出對應(yīng)的 object index。這樣一來就獲取到了選中的物體，然后渲染其輪廓，就實(shí)現(xiàn)了 picking。

團(tuán)結(jié)引擎的 VG Picking

我們將 VG 的 picking 放在了 CPU 端的 frustum cull 和 CPU 回讀兩步之間。在進(jìn)行 frustum cull 后，獲取到視口內(nèi)的所有 VG 物體，記錄其編碼的顏色，并將其排除出原有的渲染流程。然后開始做 VG 在 GPU 端的 instance cull、cluster cull 和 cluster indirect draw。在 instance cull 中我們建立起 VG instance 與其編碼顏色的對應(yīng)關(guān)系，然后 cluster cull 做默認(rèn)的裁剪操作。最后在渲染 cluster 時(shí)找到所屬的 VG instance，獲取其編碼顏色并寫入到 RT 上，這樣在 CPU 回讀 RT 后也能獲取到選中的 VG 物體，從而實(shí)現(xiàn)了 VG 的 picking。

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