3.5 Early-Z 与 Z Prepass

一、深度测试DepthTest

1.传统渲染管线中的深度测试

深度测试在逐片元操作中的第二步

2.解决物体可见遮挡性的问题

3.深度测试的逻辑

for(each triangle T) //对每一个三角形	
{				
    for(each fragment(x,y,z) in T)//对每一个三角形中的片元 
    {	   	
        if(fragment.z < ZBuffer[x,y])//深度测试：如果片元深度小于ZBuffer深度
        {	
            FrameBuffer[x,y] = fragment.rgb; //更新颜色     
            ZBuffer[x,y] = fragment.z;		 //更新深度     
              
        }        
        else
        {					
            //深度测试失败        		
            //什么都不做，片元数据被丢弃       
        }    
    }
}

4.深度测试带来的问题

物体2与物体3的计算得到的片元都将会被丢弃

先将1、2、3进行片元着色后，在进行深度测试后抛弃2、3，则2、3在片元部分做的计算都浪费掉了。

二、提前深度测试Early-Z

应用阶段(CPU)->几何阶段(顶点着色器)->early-z(提前深度测试)->光栅化阶段(片元着色器)->各种测试(深度测试,透明度测试,模板测试等)->颜色缓冲区(buffer)

Early-Z失效：

1. 开启Alpha Test 或 clip/discard 等手动丢弃片元操作

2. 手动修改GPU插值得到的深度

3. 开启Alpha Blend

4. 关闭深度测试Depth Test

如果按照3-2-1顺序渲染测试，Early-Z将不会带来任何优化效果

三、使用Z-Prepass

方式一：双Pass法

• 使用两个Pass：

• 在第一个Pass即Z-Prepass中仅仅值写入深度，不计算输出任何颜色。
• 在第二个Pass中关闭深度写入，并且将深度比较函数设置为相等。

动态批处理问题：

DrawCall问题：

方式二：提前分离的PrePass

• 仍然使用两个Pass，但：

• 将原先第一个Pass（即Z-Prepass）单独分离出来未单独一个Shader，并先使用这个Shader将整个场景的Opaque的物体渲染一遍。
• 而原先材质只剩下元原先的第二个Pass，仍然关闭深度写入，并且将深度比较函数设置为相等。

例子：使用URP下的RendererFeature

Z-Prepass也是透明渲染的一种解决方案

单Pass不写入深度的透明渲染 第一Z-Prepass写入深度，第二Pass(Ztest Equal)透明渲染

四、Z-Prepass所带来的问题

Z-Prepass的计算消耗

五、Early-Z 和 Z-Prepass的实例应用