🎮 GPU渲染管线全解析 性能调优 · 30章

📚 目录导航 30节
01 GPU渲染管线概述
发展历史、核心概念(顶点、图元、片段)、整体流程:应用阶段、几何阶段、光栅化阶段、像素阶段。
02 应用阶段详解
CPU与GPU协作、Draw Call概念与开销、批处理(Batching)、资源上传与状态管理。
03 几何阶段(一)
顶点着色器工作原理、顶点变换(模型/视图/投影)、顶点属性与语义绑定。
04 几何阶段(二)
曲面细分着色器原理与应用、几何着色器输入输出与典型用法。
05 几何阶段(三)
裁剪(Clipping)与背面剔除、屏幕映射、视口变换。
06 光栅化阶段(一)
光栅化核心任务、像素覆盖测试、走样与抗锯齿(MSAA/SSAA)原理。
07 光栅化阶段(二)
深度测试与模板测试、Early-Z与Late-Z优化、遮挡查询。
08 像素阶段(一)
片段着色器工作流程、插值模式(重心坐标、透视校正)、输出合并。
09 像素阶段(二)
混合模式详解(Alpha/Additive/Multiply)、渲染顺序与半透明排序、Render Target与MRT。
10 着色器编程基础
HLSL/GLSL语法入门、数据类型与语义、编译优化、Shader Model演进(SM3.0~6.0)。
11 纹理与采样
纹理映射原理、纹理坐标与寻址模式、Mipmap与各向异性过滤、压缩格式(BC/DXT/ETC)。
12 光照与材质
经典光照模型(Lambert/Phong/Blinn-Phong)、PBR核心概念、BRDF与IBL。
13 阴影技术
Shadow Map原理与实现、PCF、PCSS、CSM(级联阴影映射)。
14 后处理特效
HDR与Tone Mapping、Bloom、SSAO、Motion Blur。
15 GPU架构基础
现代GPU架构(NVIDIA/AMD/Intel)、SM/CU/Compute Unit、内存层次(寄存器/共享/全局)。
16 GPU并行计算模型
SIMT模型、Warp/Wavefront、线程束发散(Warp Divergence)与优化。
17 GPU内存优化(一)
带宽瓶颈分析、合并访问原则、共享内存与Bank Conflict。
18 GPU内存优化(二)
常量内存与纹理内存、缓存命中率优化、预取技术。
19 GPU计算优化
算术强度与Roofline模型、ILP与TLP平衡、Occupancy优化。
20 渲染管线性能分析工具
RenderDoc、NVIDIA Nsight、AMD GPU PerfStudio、性能计数器与瓶颈定位。
21 CPU-GPU同步与异步
Fence与Semaphore、多线程渲染架构、Command Buffer/Queue、异步计算。
22 LOD(细节层次)技术
静态/动态LOD、HLOD、切换策略与Pop-up消除、实例化优化。
23 遮挡剔除技术
视锥体剔除、遮挡剔除算法、GPU Driven Rendering与Indirect Draw。
24 延迟渲染与前向渲染
前向渲染优缺点、延迟渲染G-Buffer设计、Tile-Based Deferred Rendering。
25 移动端GPU优化
TBR架构、TBDR、带宽与功耗优化、ES 3.0/3.1特性。
26 VR/AR渲染优化
双屏渲染与单通道优化、注视点渲染、异步时间扭曲、固定注视点渲染。
27 GPU调试与错误排查
常见渲染错误(黑屏/闪烁/撕裂)、调试层、Validation Layer与最佳实践。
28 性能调优实战(一)
场景一:Draw Call过多CPU瓶颈;场景二:Overdraw严重像素瓶颈;场景三:带宽受限纹理采样。
29 性能调优实战(二)
场景四:Warp Divergence效率低;场景五:共享内存Bank Conflict;场景六:LOD不当性能抖动。
30 未来趋势与前沿技术
光线追踪管线、Mesh Shader与Task Shader、Variable Rate Shading、DirectX 12 Ultimate与Vulkan RT。