移动渲染管线

1. 流程图

Tile-Based Deferred Rendering (TBDR) 流程图讲解

这是 PowerVR GPU 的 TBDR 渲染架构流程图，分为两大阶段：几何阶段和渲染阶段，核心特点是利用片上缓存（On-Chip Buffers）减少对系统内存的读写。

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第一阶段：几何处理（Geometry Phase）

① Vertex Processing（顶点处理）

• 执行顶点着色器，完成坐标变换、光照计算等
• 输入来自系统内存中的 Geometry Data（几何数据）

② Clip, Project & Cull（裁剪、投影与剔除）

• 将顶点从世界空间变换到裁剪空间
• 剔除视锥体外的图元，减少后续计算量
• Cull：剔除，视锥体外
• Clip：裁剪，一部分视锥体内，一部分视锥体外

③ Tiling（分块）

• 将屏幕划分为若干小块（Tile），判断每个图元属于哪些 Tile
• 输出 Primitive List（图元列表）和 Vertex Data（顶点数据）存入系统内存
• ⚠️ 这是 TBDR 的关键步骤，后续按 Tile 逐块处理

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第二阶段：逐 Tile 渲染（Rendering Phase）

以下阶段对每个 Tile 独立执行，数据尽量留在片上缓存中

④ Raster（光栅化）

• 读取 Primitive List 和 Vertex Data（*1 标注处）
• 将图元转换为像素片元（Fragment）

⑤ HSR & Depth Test（Hidden Surface Removal + 深度测试）

• PowerVR 的核心优化：在着色之前就完成深度测试
• 利用片上的 On-Chip Depth Buffer 剔除被遮挡的像素
• 确保每个像素只有可见的片元才进入后续着色，避免 Overdraw
  • 对 Tile 内每个像素位置：遍历覆盖该像素的所有图元，比较深度值，找出最终可见的那一个，写入 Tag Buffer

⑥ Tag Buffer（标记缓冲）

• 记录每个像素最终可见的片元信息
• 作为 HSR 的输出，指导后续着色哪些片元需要处理

⑦ Texture and Shade（纹理采样与着色）

• 执行片元着色器，进行纹理采样（*2 从系统内存读取 Texture Data）
• 此时只对可见像素着色，极大节省性能

⑧ Alpha Test（Alpha 测试）

• 根据透明度阈值丢弃不需要的片元（如镂空贴图）

⑨ Alpha Blend（Alpha 混合）

• 处理半透明效果，将当前片元与 On-Chip Colour Buffer 中的颜色混合

⑩ Frame Buffer（帧缓冲写出）

• 整个 Tile 渲染完毕后，才将结果从片上缓存写回系统内存的 Frame Buffer
• 这是唯一一次大规模写系统内存的操作

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核心优势总结

特性	传统 IMR	TBDR
深度测试时机	着色后	着色前（HSR）
Overdraw	大量存在	几乎消除
内存带宽	频繁读写	片上缓存，最后才写回
适用场景	桌面高性能 GPU	移动端（省电省带宽）