房燕良-虚幻4渲染系统架构解析

在本文中，房燕良在2016年的中国移动开发者大会上详细解析了虚幻引擎4（简称虚幻4）的渲染系统架构，内容覆盖了渲染线程、场景管理、渲染数据管理、VR渲染等多个方面。虚幻4引擎是目前广泛使用的3D游戏引擎之一，由Epic Games开发，它提供了强大的渲染能力，支持包括PC、游戏机和移动平台在内的多种平台。 房燕良介绍了3D引擎渲染系统的基本概念，包括渲染系统架构以及管理场景和渲染器的方法。在渲染系统架构中，核心问题是如何管理复杂度和效率。他提到了资源系统（包含网格Meshes和纹理Textures）、渲染管线Material System、以及图形API如Direct3D（D3D）、OpenGL、Metal和Vulkan。 房燕良阐述了虚幻4的模块结构，指出虚幻4的核心代码模块包括RenderCore和Renderer模块。同时，还提到了RHI（Render Hardware Interface）的抽象层和实现层，它们是虚幻4与不同图形API进行交互的关键。RHI实现层包括EmptyRHI、Windows平台上的D3D11RHI、Apple平台上的MetalRHI、以及支持Vulkan的OpenGLDrvVulkanRHI等。 在渲染线程方面，房燕良解释了虚幻4从虚幻3开始引入的双线程渲染机制，即主线程（Game Thread）和渲染线程（Render Thread）。这种架构设计显著提升了渲染效率，尤其在处理耗时的系统如渲染和游戏逻辑时。主线程提前进行两帧的渲染准备，而渲染线程则专门负责当前帧的渲染工作。此外，场景数据由主线程管理，渲染线程则使用当前帧的拷贝对象。 文档中还提到了虚幻4的基本渲染流程，涉及到UGameEngine::Tick函数，其中游戏引擎进行帧更新，并调用RedrawViewports来重新绘制视口。FViewport::Draw函数随后被调用，用于处理视口绘制，包括发送渲染命令和绘制HUD。渲染流程最终通过FrameEndSync进行同步。 在渲染线程的渲染流程中，FRendererModule::BeginRenderingViewFamily函数被用来初始化场景渲染器，然后通过渲染命令在渲染线程中进行实际的渲染操作。场景渲染器FSceneRenderer的构造函数中，会复制视口家族的属性到自己的结构中，并通过RHI命令列表执行渲染。 关于渲染的具体步骤，文档中描述了场景渲染的几个关键步骤，包括primitive（图元）可见性判断、光源可见性判断、透明物体排序以及不透明物体排序。这些步骤是实现高效渲染的基础，通过复杂的算法和数据结构管理来保证渲染过程的效率。 文档还提及了虚幻4的VR渲染能力，并以GoogleVRHMD插件作为案例，展示虚幻4引擎是如何支持虚拟现实技术的。这表明虚幻4不仅支持传统游戏开发，还可以扩展到VR领域，为开发者提供沉浸式体验的开发能力。 房燕良在其演讲中全面介绍了虚幻4渲染系统的关键组成，从模块结构到渲染线程机制，再到具体渲染流程及VR渲染支持，为开发者提供了一个详细的理解框架，从而帮助他们在实际开发过程中更有效地使用虚幻4引擎进行游戏和应用的开发。