1.游戏引擎随笔 0x36:UE5.x Nanite 源码解析之可编程光栅化(下)
2.枚举什么意思
3.本人是源码学程序设计的,想了解下最基本的源码程序源码,怎样变成像WINDOWS上这样窗口化的源码软件?
游戏引擎随笔 0x36:UE5.x Nanite 源码解析之可编程光栅化(下)
书接上回。
在展开正题之前,源码先做必要的源码铺垫,解释纳尼特(Nanite)技术方案中的源码电子追源码Vertex Reuse Batch。纳尼特在软光栅路径实现机制中,源码将每个Cluster对应一组线程执行软光栅,源码每ThreadGroup有个线程。源码在光栅化三角形时访问三角形顶点数据,源码但顶点索引范围可能覆盖整个Cluster的源码个顶点,因此需要在光栅化前完成Cluster顶点变换。源码纳尼特将变换后的源码顶点存储于Local Shared Memory(LDS)中,进行组内线程同步,源码确保所有顶点变换完成,源码光栅化计算时直接访问LDS,实现软光栅高性能。
然而,在使用PDO(Masked)等像素可编程光栅化时,纳尼特遇到了性能问题。启用PDO或Mask时,可能需要读取Texture,根据读取的Texel决定像素光栅化深度或是否被Discard。读取纹理需计算uv坐标,而uv又需同时计算重心坐标,增加指令数量,降低寄存器使用效率,影响Active Warps数量,降低延迟隐藏能力,导致整体性能下降。复杂材质指令进一步加剧问题。
此外,当Cluster包含多种材质时,同一Cluster中的三角形被重复光栅化多次,尤其是材质仅覆盖少数三角形时,大量线程闲置,浪费GPU计算资源。
为解决这些问题,纳尼特引入基于GPU SIMT/SIMD的Vertex Reuse Batch技术。技术思路如下:将每个Material对应的perf源码分析三角形再次分为每个为一组的Batch,每Batch对应一组线程,每个ThreadGroup有个线程,正好对应一个GPU Warp。利用Wave指令共享所有线程中的变换后的顶点数据,无需LDS,减少寄存器数量,增加Warp占用率,提升整体性能。
Vertex Reuse Batch技术的启用条件由Shader中的NANITE_VERT_REUSE_BATCH宏控制。
预处理阶段,纳尼特在离线时构建Vertex Reuse Batch,核心逻辑在NaniteEncode.cpp中的BuildVertReuseBatches函数。通过遍历Material Range,统计唯一顶点数和三角形数,达到顶点去重和优化性能的目标。
最终,数据被写入FPackedCluster,根据材质数量选择直接或通过ClusterPageData存储Batch信息。Batch数据的Pack策略确保数据对齐和高效存储。
理解Vertex Reuse Batch后,再来回顾Rasterizer Binning的数据:RasterizerBinData和RasterizerBinHeaders。在启用Vertex Reuse Batch时,这两者包含的是Batch相关数据,Visible Index实际指的是Batch Index,而Triangle Range则对应Batch的三角形数量。
当Cluster不超过3个材质时,直接从FPackedCluster中的VertReuseBatchInfo成员读取每个材质对应的BatchCount。有了BatchCount,即可遍历所有Batch获取对应的三角形数量。在Binning阶段的ExportRasterizerBin函数中,根据启用Vertex Reuse Batch的条件调整BatchCount,表示一个Cluster对应一个Batch。
接下来,遍历所有Batch并将其对应的Cluster Index、Triangle Range依次写入到RasterizerBinData Buffer中。启用Vertex Reuse Batch时,通过DecodeVertReuseBatchInfo函数获取Batch对应的三角形数量。对于不超过3个材质的Cluster,DecodeVertReuseBatchInfo直接从Cluster的bootstrap table源码VertReuseBatchInfo中Unpack出Batch数据,否则从ClusterPageData中根据Batch Offset读取数据。
在Binning阶段的AllocateRasterizerBinCluster中,还会填充Indirect Argument Buffer,将当前Cluster的Batch Count累加,用于硬件光栅化Indirect Draw的Instance参数以及软件光栅化Indirect Dispatch的ThreadGroup参数。这标志着接下来的光栅化Pass中,每个Instance和ThreadGroup对应一个Batch,以Batch为光栅化基本单位。
终于来到了正题:光栅化。本文主要解析启用Vertex Reuse Batch时的软光栅源码,硬件光栅化与之差异不大,此处略过。此外,本文重点解析启用Vertex Reuse Batch时的光栅化源码,对于未启用部分,除可编程光栅化外,与原有固定光栅化版本差异不大,不再详细解释。
CPU端针对硬/软光栅路径的Pass,分别遍历所有Raster Bin进行Indirect Draw/Dispatch。由于Binning阶段GPU中已准备好Draw/Dispatch参数,因此在Indirect Draw/Dispatch时只需设置每个Raster Bin对应的Argument Offset即可。
由于可编程光栅化与材质耦合,导致每个Raster Bin对应的Shader不同,因此每个Raster Bin都需要设置各自的PSO。对于不使用可编程光栅化的Nanite Cluster,即固定光栅化,为不降低原有性能,在Shader中通过两个宏隔绝可编程和固定光栅化的执行路径。
此外,Shader中还包括NANITE_VERT_REUSE_BATCH宏,实现软/硬光栅路径、Compute Pipeline、Graphics Pipeline、Mesh Shader、Primitive Shader与材质结合生成对应的Permutation。这部分代码冗长繁琐,不再详细列出讲解,建议自行阅读源码。大气象源码
GPU端软光栅入口函数依旧是MicropolyRasterize,线程组数量则根据是否启用Vertex Reuse Batch决定。
首先判断是否使用Rasterizer Binning渲染标记,启用时根据VisibleIndex从Binning阶段生成的RasterizerBinHeaders和RasterizerBinData Buffer中获取对应的Cluster Index和光栅化三角形的起始范围。当启用Vertex Reuse Batch,这个范围是Batch而非Cluster对应的范围。
在软光栅中,每线程计算任务分为三步。第一步利用Wave指令共享所有线程中的Vertex Attribute,线程数设置为Warp的Size,目前为,每个Lane变换一个顶点,最多变换个顶点。由于三角形往往共用顶点,直接根据LaneID访问顶点可能重复,为确保每个Warp中的每个Lane处理唯一的顶点,需要去重并返回当前Lane需要处理的唯一顶点索引,通过DeduplicateVertIndexes函数实现。同时返回当前Lane对应的三角形顶点索引,用于三角形设置和光栅化步骤。
获得唯一顶点索引后,进行三角形设置。这里代码与之前基本一致,只是写成模板函数,将Sub Pixel放大倍数SubpixelSamples和是否背面剔除bBackFaceCull作为模板参数,通过使用HLSL 语法实现。
最后是光栅化三角形写入像素。在Virtual Shadow Map等支持Nanite的场景下,定义模板结构TNaniteWritePixel来实现不同应用环境下Nanite光栅化Pipeline的细微差异。
在ENABLE_EARLY_Z_TEST宏定义时,调用EarlyDepthTest函数提前剔除像素,减少后续重心坐标计算开销。当启用NANITE_PIXEL_PROGRAMMABLE宏时,可以使用此机制提前剔除像素。
最后重点解析前面提到的DeduplicateVertIndexes函数。
DeduplicateVertIndexes函数给每个Lane返回唯一的顶点索引,同时给当前Lane分配三角形顶点索引以及去重后的顶点数量。
首先通过DecodeTriangleIndices获取Cluster Local的三角形顶点索引,启用Cluster约束时获取所有Lane中最小的木马bat源码顶点索引,即顶点基索引。将当前三角形顶点索引(Cluster Local)减去顶点基索引,得到相对顶点基索引的局部顶点索引。
接下来生成顶点标志位集合。遍历三角形三个顶点,将局部顶点索引按顺序设置到对应位,表示哪些顶点已被使用。每个标志位是顶点的索引,并在已使用的顶点位置处设置为1。使用uint2数据类型,最多表示个顶点位。
考虑Cluster最多有个顶点,为何使用位uint2来保存Vertex Mask而非位?这是由于Nanite在Build时启用了约束机制(宏NANITE_USE_CONSTRAINED_CLUSTERS),该机制保证了Cluster中的三角形顶点索引与当前最大值之差必然小于(宏CONSTRAINED_CLUSTER_CACHE_SIZE),因此,生成的Triangle Batch第一个索引与当前最大值之差将不小于,并且每个Batch最多有个唯一顶点,顶点索引差的最大值为,仅需2个位数据即可。约束机制确保使用更少数据和计算。
将所有Lane所标记三个顶点的Vertex Mask进行位合并,得到当前Wave所有顶点位掩码。通过FindNthSetBit函数找出当前Lane对应的Mask索引,加上顶点基索引得到当前Lane对应的Cluster Local顶点索引。
接下来获取当前Lane对应的三角形的Wave Local的三个顶点索引,用于后续通过Wave指令访问其他Lane中已经计算完成的顶点属性。通过MaskedBitCount函数根据Vertex Mask以及前面局部顶点索引通过前缀求和得到当前Lane对应的Vertex Wave Local Index。
最后统计Vertex Mask所有位,返回总计有效的顶点数量。
注意FindNthSetBit函数,实现Lane与顶点局部索引(减去顶点基索引)的映射,返回当前Lane对应的Vertex Mask中被设置为1的位索引。如果某位为0,则返回下一个位为1的索引。如果Mask中全部位都设置为1,则实际返回为Lane索引。通过二分法逐渐缩小寻找索引范围,不断更新所在位置,最后返回找到的位置索引。
最后,出于验证目的进行了Vertex Reuse Batch的性能测试。在材质包含WPO、PDO或Mask时关闭Vertex Reuse Batch功能,与开启功能做对比。测试场景为由每颗万个三角形的树木组成的森林,使用Nsight Graphics进行Profiling,得到GPU统计数据如下:
启用Vertex Reuse Batch后,软光栅总计耗时减少了1.毫秒。SM Warp总占用率有一定提升。SM内部工作量分布更加均匀,SM Launch的总Warp数量提升了一倍。长短板Stall略有增加,但由于完全消除了由于LDS同步导致的Barrier Stall,总体性能还是有很大幅度的提升。
至此,Nanite可编程光栅化源码解析讲解完毕。回顾整个解析过程,可以发现UE5团队并未使用什么高深的黑科技,而是依靠引擎开发者强悍的工程实现能力完成的,尤其是在充分利用GPU SIMT/SIMD机制榨干机能的同时,保证了功能与极限性能的实现。这种能力和精神,都很值得我们学习。
枚举什么意思
词目:枚举拼音:méi jǔ
释义:指一一列举。
语出:
《书·无逸》:“其在祖甲,不义惟王。”
蔡沈传:“及云者,因其先后次第而枚举之辞也。”
基本解释
[enumerate] 一一列举
详细解释
一一列举。
《北史·恩幸传序》:“其间盗官卖爵,污辱宫闱者多矣,亦何可枚举哉。”《书·无逸》“其在祖甲 ,不义惟王” 宋 蔡沉 集传:“下文 周公 言,自殷王中宗及高宗及祖甲及我 周文王 。及云者,因其先后次第而枚举之辞也。” 清 李渔 《闲情偶寄·词曲上·结构》:“此类繁多,不能枚举。”
枚举 (enumeration)
值类型的一种特殊形式,它从 System.Enum 继承,并为基础基元类型的值提供备用名称。枚举类型有名称、基础类型和一组字段。基础类型必须是一个内置的有符号(或无符号)整数类型(如 Byte、Int 或 UInt)。字段是静态文本字段,其中的每一个字段都表示常数。所使用的语言给每个字段都分配一个基础类型的特定值。
枚举(enum)
枚举在C/C++/c#中,是一个被命名的整型常数的集合, 枚举在日常生活中很常见。
例如表示星期的SUNDAY, MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY,
SATURDAY, 就是一个枚举。
枚举的说明与结构和联合相似, 其形式为:
enum 枚举名{
标识符[=整型常数],
标识符[=整型常数],
...
标识符[=整型常数]
} 枚举变量;
如果枚举没有初始化, 即省掉"=整型常数"时, 则从第一个标识符开始, 顺
次赋给标识符0, 1, 2, ...。但当枚举中的某个成员赋值后, 其后的成员按依次
加1的规则确定其值。
例如下列枚举说明后, x1, x2, x3, x4的值分别为0, 1, 2, 3。
enum Num{ x1, x2, x3, x4}x;
当定义改变成:
enum Num
{
x1,
x2=0,
x3=,
x4
}x;
则x1=0, x2=0, x3=, x4=
注意:
1. 枚举中每个成员(标识符)结束符是",", 不是";", 最后一个成员可省略
","。
2. 初始化时可以赋负数, 以后的标识符仍依次加1。
3. 枚举变量只能取枚举说明结构中的某个标识符常量。
例如:
enum Num
{
x1=5,
x2,
x3,
x4
};
enum Num x=x3;
此时, 枚举变量x实际上是7。
枚举类型变量的赋值和使用
枚举类型在使用中有以下规定:
1.枚举值是常量,不是变量。不能在程序中用赋值语句再对它赋值。例如对枚举weekday的元素再作以下赋值: sun=5;mon=2;sun=mon; 都是错误的。
2. 枚举元素本身由系统定义了一个表示序号的数值,从0 开始顺序定义为0,1,2…。如在weekday中,sun值为0,mon值为1, …,sat值为6。
main(){
enum weekday
{ sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat } a,b,c;
a=sun;
b=mon;
c=tue;
printf("%d,%d,%d",a,b,c);
}
3. 只能把枚举值赋予枚举变量,不能把元素的数值直接赋予枚举变量。如: a=sun;b=mon; 是正确的。而: a=0;b=1; 是错误的。如一定要把数值赋予枚举变量,则必须用强制类型转换,如: a=(enum weekday)2;其意义是将顺序号为2的枚举元素赋予枚举变量a,相当于: a=tue; 还应该说明的是枚举元素不是字符常量也不是字符串常量, 使用时不要加单、双引号。
main(){
enum body
{ a,b,c,d } month[],j;
int i;
j=a;
for(i=1;i<=;i++){
month=j;
j++;
if (j>d) j=a;
}
for(i=1;i<=;i++){
switch(month)
{
case a:printf(" %2d %c\t",i,'a'); break;
case b:printf(" %2d %c\t",i,'b'); break;
case c:printf(" %2d %c\t",i,'c'); break;
case d:printf(" %2d %c\t",i,'d'); break;
default:break;
}
}
printf("\n");
}
个数字,任意取出不相等的5个数字,
谁还记得这个算法的公式
用javascript有什么好的计算方法?
m n*(n-1)*(n-2)*...*(n-m+1) n!
C = --------------------------------------------- = --------------------------
n m*(m-1)*(m-2)*...*3*2*1 m!*(n-m)!
这个是公式,但是对枚举作用不大,还是要遍历循环才行.
这就需要一个好的算法
1~n全排列
给定一整数n,要按照字典序从小到大的顺序枚举输出前n个数(1-n)的全排列。例如:n=3时,枚举排列结果是:(1,2,3)、(1,3,2)、(2,1,3)、(2,3,1)、(3,1,2)、(3,2,1)。以下是c语言源码实现该算法:
程序运行结果
------------------------------------c源码----------------------------------------
#include<stdio.h>
#include<time.h>
void print_permutation(int n,int *A,int cur){
int i,j;
if(cur==n){
for(i=0;i<n;i++)
printf("%d",A);
printf("\n");
}
else for(i=1;i<=n;i++){
int ok=1;
for(j=0;j<cur;j++){
if(A[j]==i)
ok=0;
}
if(ok){
A[cur]=i;
print_permutation(n,A,cur+1);//递归调用
}
}
}
void main(){
int n;
int A[];
printf("input the n:");
scanf("%d",&n);
print_permutation(n,A,0);
printf("time used:%.2lf\n",(double)clock()/CLOCKS_PER_SEC);//测试程序运行时间
}
------------------------------------c源码----------------------------------------
可重集全排列
输入数组P,并按字典序输出数组P各元素的全排列到A(注意:P有序),例如P序列为:1 1 2,则对应的排序结果为:(1,1,2)、(1,2,1)、(2,1,1)。以下是该算法的c源码,P数组长度可以自己调整。
程序运行结果
------------------------------------c源码----------------------------------------
#include<stdio.h>
#include<time.h>
void print_permutation(int n,int *P,int *A,int cur){
int i,j;
if(cur==n){
for(i=0;i<n;i++)
printf("%d",A);
printf("\n");
}
else for(i=0;i<n;i++){
if(!i||P!=P[i-1]){
int c1=0,c2=0;
for(j=0;j<cur;j++){
if(A[j]==P)
c1++;
}
for(j=0;j<n;j++){
if(P==P[j])
c2++;
}
if(c1<c2){
A[cur]=P;
print_permutation(n,P,A,cur+1);//递归调用
}
}
}
}
void main(){
int n,m;
int A[];
int P[4];//可以自己修改
int i=0;
while(scanf("%d",&m)==1){
P=m;
i++;
}
n=i;
print_permutation(n,P,A,0);
printf("time used:%.2lf\n",(double)clock()/CLOCKS_PER_SEC);
}
------------------------------------c源码----------------------------------------
枚举(pascal)
随着计算机的不断普及,程序不仅只用于数值计算,还更广泛地用于处理非数值的数据。例如:性别、月份、星期几、颜色、单位名、学历、职业等,都不是数值数据。 在其它程序设计语言中,一般用一个数值来代表某一状态,这种处理方法不直观,易读性差。如果能在程序中用自然语言中有相应含义的单词来代表某一状态,则程序就很容易阅读和理解。也就是说,事先考虑到某一变量可能取的值,尽量用自然语言中含义清楚的单词来表示它的每一个值,这种方法称为枚举方法,用这种方法定义的类型称枚举类型。
type
daytype=(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat );
C#中的枚举
枚举类型是一种的值类型,它用于声明一组命名的常数。
(1)枚举的声明:枚举声明用于声明新的枚举类型。
访问修辞符 enum 枚举名:基础类型
{
枚举成员
}
基 础类型必须能够表示该枚举中定义的所有枚举数值。枚举声明可以显式地声明 byte、sbyte、short、ushort、int、uint、long 或 ulong 类型作为对应的基础类型。没有显式地声明基础类型的枚举声明意味着所对应的基础类型是 int。
(2)枚举成员
枚举成员是该枚举类型的命名常数。任意两个枚举成员不能具有相同的名称。每个枚举成员均具有相关联的常数值。此值的类型就是枚举的基础类型。每个枚举成员的常数值必须在该枚举的基础类型的范围之内。
示例:
public enum TimeofDay:uint
{
Morning=-3,
Afternoon=-2,
Evening=-1
}
产生编译时错误,原因是常数值 -1、-2 和 –3 不在基础整型 uint 的范围内。
(3)枚举成员默认值
在枚举类型中声明的第一个枚举成员它的默值为零。
以后的枚举成员值是将前一个枚举成员(按照文本顺序)的值加 1 得到的。这样增加后的值必须在该基础类型可表示的值的范围内;否则,会出现编译时错误。
示例:
public enum TimeofDay:uint
{
Morning,
Afternoon,
Evening
}
Morning的值为0,Afternoon的值为1,Evening的值为2。
(4)为枚举成员显示赋值
允许多个枚举成员有相同的值.
没有显示赋值的枚举成员的值,总是前一个枚举成员的值+1.
示例
public enum Number
{
a=1,
b,
c=1,
d
}
b的值为2,d的值为2.
注意:以上枚举值都不能超过它的基础类型范围。否则会报错.
(5)枚举类型与基础类型的转换
基础类型不能隐式转换为枚举类型
枚举类型也不能隐式转换为基础类型
示例:
public enum Number
{
a,
b,
c,
d
}
class Test
{
public static void Main()
{
int i=Number.a;//错误,要强制类型转换(int)Number.a
Number n;
n=2 //错误,要强制类型转换(Number)2
}
}
(6)System.Enum类型
System.Enum 类型是所有枚举类型的抽象基类,并且从 System.Enum 继承的成员在任何枚举类型中都可用。
System.Enum 本身不是枚举类型。相反,它是一个类类型,所有枚举类型都是从它派生的。
System.Enum 从类型 System.ValueType派生
(7)使用枚举类型
using System;
public enum TimeofDay
{
Morning,
Afternoon,
Evening
} class Test
{
static void WriteGreeting(TimeofDay timeofDay)
{
switch(timeofDay)
{
case TimeofDay.Morning:
Console.WriteLine("good morning");
break;
case TimeofDay.Afternoon:
Console.WriteLine("good afternoon");
break;
case TimeofDay.Evening:
Console.WriteLine("good evening");
break;
}
}
static void Main()
{
WriteGreeting(TimeofDay.Morning);
WriteGreeting(TimeofDay.Evening);
WriteGreeting(TimeofDay.Afternoon);
}
}
本人是学程序设计的,想了解下最基本的程序源码,怎样变成像WINDOWS上这样窗口化的软件?
呵呵,一年半前我和你一样,也处于这个状态,如果你做windows的程序设计的话,编程像windows这样的窗口化的软件,你必须接触VS,旗下的VC++或VC#,你学完c和c++先接触VC++的MFC较为容易,使用MFC APP向导可以直接生成你所说的windows这样窗口程序,刚开始你是不知道如何生成的,为此你需要边学windows程序设计,建议使用《windows程序设计》,里面介绍了一个基本窗体生成的原理和步骤。如果你要学VC#,那你得先学C#,离做一个windows这样窗口程序比较远,而且也不知道它生成的原理,当然既然c和c++学的不错的话,c#入门也不难。如下是一个窗体生成的windows源码:
/*--------------------------------------
CLOCK.C -- Analog Clock Program
(c) Charles Petzold,
--------------------------------------*/
#include <windows.h>
#include <math.h>
LRESULT CALLBACK WndProc (HWND, UINT, WPARAM, LPARAM) ;
int WINAPI WinMain (HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance,
PSTR szCmdLine, int iCmdShow)
{
static TCHAR szAppName[] = TEXT ("Clock") ;
HWND hwnd;
MSG msg;
WNDCLASS wndclass ;
wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW ;
wndclass.lpfnWndProc = WndProc ;
wndclass.cbClsExtra = 0 ;
wndclass.cbWndExtra = 0 ;
wndclass.hInstance = hInstance ;
wndclass.hIcon = NULL ;
wndclass.hCursor = LoadCursor (NULL, IDC_ARROW) ;
wndclass.hbrBackground = (HBRUSH) GetStockObject (WHITE_BRUSH) ;
wndclass.lpszMenuName = NULL ;
wndclass.lpszClassName = szAppName ;
if (!RegisterClass (&wndclass))
{
MessageBox (NULL, TEXT ("Program requires Windows NT!"),
szAppName, MB_ICONERROR) ;
return 0 ;
}
hwnd = CreateWindow (szAppName, TEXT ("GDI Test"),
WS_OVERLAPPEDWINDOW,
CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT,
CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT,
NULL, NULL, hInstance, NULL) ;
ShowWindow (hwnd, iCmdShow) ;
UpdateWindow (hwnd) ;
while (GetMessage (&msg, NULL, 0, 0))
{
TranslateMessage (&msg) ;
DispatchMessage (&msg) ;
}
return msg.wParam ;
}
LRESULT CALLBACK WndProc (HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
static HDC hdc;
static PAINTSTRUCT ps;
static COLORREF color;
static UINT ixClient,iyClient;
static RECT rtWindow , rtClient;
switch (message)
{
case WM_CREATE :
GetWindowRect( hwnd , &rtWindow );
GetClientRect( hwnd , &rtClient );
return 0 ;
case WM_NCPAINT:
hdc = GetWindowDC( hwnd );
color = GetPixel( hdc , , 5 );
SetBkColor( hdc , color );
SetTextColor( hdc , RGB(,0,0) );
TextOut( hdc , , ,
"Editor : CM" , strlen("Editor : CM") );
ReleaseDC( hwnd , hdc );
return 0;
case WM_SIZE :
ixClient = LOWORD( wParam );
iyClient = HIWORD( wParam );
return 0 ;
case WM_TIMER :
return 0 ;
case WM_PAINT :
hdc = BeginPaint (hwnd, &ps) ;
TextOut( hdc , , , "Editor : CM" , strlen("Editor : CM") );
EndPaint (hwnd, &ps) ;
return 0 ;
case WM_DESTROY :
PostQuitMessage(0);
return 0 ;
}
return DefWindowProc (hwnd, message, wParam, lParam) ;
}