當下游戲開發環境中，有許多的游戲引擎，但最為常見的還屬Unity和Unreal Engine。Unity是一款跨平臺的游戲引擎，廣泛應用于手機游戲、PC游戲、虛擬現實（VR）和增強現實（AR）等領域。《王者榮耀》、《原神》、《都市：天際線》、《逃離塔科夫》等游戲都是基于Unity制作，大家還玩過哪些基于Unity開發的游戲呢？

UE是一款由Epic Games開發的游戲引擎，被廣泛應用于AAA級別的游戲開發。即將推出的《黑神話：悟空》便是基于Unreal虛幻引擎開發。

游戲引擎是怎么讓我們看到游戲畫面的呢？

我們都知道游戲大世界的概念。在編輯游戲場景的時候，每個模型都會有它的坐標，此時他們的坐標處于世界空間之下，稱之為世界坐標（世界空間下的坐標）。當然，只有模型還不足以讓我們看到游戲畫面，我們需要一個攝像機，來記錄這個畫面。當攝像機照射到我們想要看到的場景的時候，我們的CPU就會喊話GPU：“兄弟，我這里有個好康的“，于是CPU便將場景中的東西都準備好并發送給GPU，并交代GPU進行繪制，這個過程叫做Draw Call。在收到Draw Call后，GPU會像工廠一樣，通過幾個制定好的“步驟”，一步步將CPU提交的數據渲染成一幀幀畫面并輸出出來，這個“步驟”叫做渲染管線。

以Unity為例，包含有內置渲染管線、通用渲染管線和高清渲染管線。其中前兩種渲染管線都是前向渲染，這種渲染方式在面對少光源場景時具有極高的效率，對透明物體的支持較好，計算流程簡單，適合用于簡單場景。很多手機游戲都是基于通用渲染管線進行開發的。

Unity的高清渲染管線和UE一樣，使用的都是延遲渲染。延遲渲染是將光照計算從每個像素上推遲，使用幾何緩沖和延遲著色的技術，將幾何和材質屬性存儲在緩沖區中，從而避免了在每個像素上進行復雜的光照計算。

由于需要維護一個用于存儲幾何信息和光照信息的幾何緩沖，因此延遲渲染對顯存和帶寬要求比較高。藍寶石的顯卡都擁有很大的顯存， 面對復雜渲染場景時就能夠輕松應付。

當GPU收到Draw Call，也會收到一堆存儲在硬盤中的數據。其中包含模型、貼圖、材質、光照信息等。在收到這些數據后，GPU就開始工作了。

首先，GPU會將模型的每個頂點位置都記錄下來，從模型上的坐標，轉換到游戲世界中的坐標，再轉換到屏幕坐標。之后通過裁剪、排序等一些列操作，將這些頂點映射到屏幕坐標中。模型坐標指的是模型在建模軟件中的坐標；世界坐標則是在游戲大世界中的坐標；而屏幕坐標，就是你的顯示器上的二維坐標。這部分由頂點著色器處理，至于什么是著色器，可以理解為處理計算機圖形的程序片段，頂點著色器則是專門負責處理頂點的程序片段。

確定好頂點便能確定線，通過線便能確定面。在游戲引擎中，每個模型都是由多個三角面組成的。每三個頂點確定一個三角面，稱之為圖元裝配。確定好面后，就要對圖元進行光柵化處理，通過光柵化來畫出圖像片段，之后再通過片元著色器進行著色；最后輸出成像素即完成了整個渲染流程，我們就看到這一幀渲染好的畫面。每一次渲染都會生成一張圖片，也稱之為一幀。在一秒鐘渲染多張圖片，則是我們說的FPS。當多張圖片連續播放時，在我們眼里便生成了連續的畫面，最后，我們便能夠在顯示器中看到流暢的顯示畫面了。

月18日，Qualcomm在北京舉行Qualcomm驍龍游戲與圖形開發者研討會。Qualcomm創新工程中心高級工程總監Zack Zhou、Qualcomm工程師兼經理文艷山、Qualcomm? CDMA Technologies (QCT) 芯片部高級內容組高級工程師李娟、Qualcomm資深工程師張濤，在現場為開發者們分享了Qualcomm Adreno GPU框架特性、移動游戲性能與功耗優化技巧，以及3D效果渲染技巧等話題。

Qualcomm創新工程中心高級工程總監Zack Zhou

今天嘉賓們主要分享了基于Adreno 4系列的圖形渲染、性能優化等話題。Zack首先分享了一個數字：1萬。根據統計，2014年，全國有大約1萬多款手機游戲上市，出現這種井噴現象主要歸因為兩點，一方面是移動游戲市場日趨成熟，而且手機終端銷量的劇增也進一步擴大了市場；另一方面，手機GPU的性能得到了提升，可以實現更多功能，這讓更多游戲開發商能更容易地將現有游戲移植到移動端上。

Adreno 4系列也分高中低端，有405、420、430。雖然他們的性能效果不一樣，但優化方式和整體架構非常相似。Zack在上午的分享中主要談到了兩點：Tiled渲染架構和動態Flex Render技術。

Tiled渲染其實就是指，在渲染游戲畫面時，將畫面分割為一個個小塊，逐一進行渲染，而不是像傳統地對畫面整體做渲染。這樣做的好處是，它可以最大限度地減少不必要的主機內存數據流量，可以降低功耗。當游戲的Draw Call過多時，肯定會讓功耗增大，而這時芯片的溫控機制會開始起作用，限制其性能的發揮，這就會出現我們常看到的卡頓、Crash等現象。Tiled渲染可以避免這種情況。同時，Adreno可以根據畫面的復雜度，在Tiled渲染和直接渲染之間動態切換，這就是Flex Render技術。

在下午的分享中，Zack給開發者們分享了一些性能優化和功耗優化的建議。首先就是減少工作量。對于中低端手機來說，1280×720是比較合理的圖像選擇，這個分辨率也同樣適用于高端機型。在處理反射、折射等特效的時候，可以使用1/2分辨率甚至更小的buffer，它仍然可以產生極好的效果。

第二點就是減少Draw Call，因為每個Draw Call都會增加CPU的工作量，每一幀有50個Draw Call并不會帶來影響，但是每一幀有500個Draw Call時則會大幅影響游戲性能。同時，當多個物體使用同樣的Shader和圖形狀態時，可以放在同一批進行處理，這樣可以減少Draw Call的數量。第三點就是減少數據帶寬的使用，比如使用紋理壓縮、使用mipmap等。

Qualcomm工程師兼經理文艷山

文艷山在上午的演講中，分享了3D圖形在Adreno中從頂點處理、頂點裝配、像素處理，到測試、混合的過程。同時，他還進一步介紹了Tiled渲染的特點與原理。

有限的幀緩沖區帶寬和更低的功耗要求，使得Tiled渲染成為更為有效的方式。在GPU內部有一個獨立的快速緩存叫GMEM。每個圖像都會被分割為一個個小的bin（Qualcomm內部將這些被分割成一個個方塊的圖像稱為bin）。bin的大小由GMEM的大小除以渲染目標的格式（包括深度緩存的格式）和大小來決定。軟件會為每個bin創建一個三角形“可見性數據流”。渲染過程會利用可見性數據流來繪制可見的像素點。每個bin的所有像素都被畫到GMEM中，GPU會降GMEM中混合好的像素，以一個整體的形式寫回到系統內存的幀緩沖區中，這叫做一次“Resolve”。

Qualcomm芯片部高級內容組高級工程師李娟

李娟分享了Adreno SDK、Adreno SDK Texture Tools、Visual Studio、驍龍LLVM編譯器等了相具體功能特性。Qualcomm為游戲開發的編程、模擬、編譯、部署、分析等每一個環節都提供應的開發與優化工具。以Adreno SDK Texture Tools為例，它提供了以下特性：

• 并排觀察原始圖像和被壓縮或解壓縮后的圖像
• 比較原始圖像和被壓縮或解壓縮后圖像的不同點
• 從中挑選16種壓縮類型，包括ETC,ASTC
• 保存圖片成KTX或DDS格式
• 許多壓縮和非壓縮紋理格式之間轉換的實用工具
• 跨平臺庫和API支持
• 減少內存帶寬需求
• 嘗試不同的壓縮和位深
• 找到最佳尺寸和視覺效果

Qualcomm資深工程師張濤

張濤分享了如何繪制渲染皮膚、衣服布料、毛皮等材質，以及景深、玻璃扭曲等光影特效。

以皮膚為例，皮膚渲染是實時計算機圖形學的難題之一。一方面這是因為皮膚光照的復雜性；另一方面，觀察者對皮膚太熟悉了，一旦結果看起來“不像”他們就很難接受。關于皮膚的光照模型有幾個，比如Hanrahan和Krueger在1993年的Siggraph上首次將皮膚進行分層模擬計算光照反射。他們的方法看起來非常逼真，但是每個光照計算需要100個指令，這對于實時的要求來說太昂貴了。

在這個例子中，我們展示一個經過優化過的皮膚渲染算法，它可以運行在移動設備上。這個技術通過在陰影區域的漫反射中加入暖色調來逼近次表面散射。我們在漫反射計算中加入Minnaert光照項，這是非常關鍵的一步，它使得皮膚看起來柔嫩，最后我們通過加入鏡面高光使皮膚看起來富有光澤。

我們稍后將對部分嘉賓的演講進行詳細整理，敬請關注。

如果您有任何開發疑問，歡迎進入Qualcomm開發者社區提問，Qualcomm工程師將定期為大家解答。

面上的渲染器各花如各眼，要問哪個渲染器最好？

來看看今天的文章再下結論吧！

盤點6大主流渲染器

The Best Render for Architect

點這里觀看測評視頻：6大渲染器比拼，神仙打架太過癮了！

01 Vray

如果你致力于成為最好的建筑可視化藝術家之一，省下你的額外開支，僅需通過全新的Vray和明確的時間規劃來投資未來。

價格：730$/永久

優點：強大的功能設置和工具欄面板、令人難以置信的模型矩陣和紋理材質、相當有競爭力的價格

缺點：新手上手難度大，令人生畏

渲染品質：★★★★★

上手難度：★★★★☆

電腦配置要求：★★★☆

02 Corona

Corona渲染器可以創建非常清晰的動畫和出色的燈光效果，并且開發團隊會定期提供軟件更新和補丁。

價格：24,99/月

優點：市場上最快的渲染軟件之一、清晰的動畫和出色的燈光效果、單次購買的價格適中

缺點：部分功能缺失，例如加速渲染

渲染品質：★★★★☆

上手難度：★★☆

電腦配置要求：★★★★

03 Lumion

絕不會還有人沒發現Lumion超強渲染的魅力，因其便捷性，學生可能會比專業人士更青睞它。

價格：2999/永久

優點：與市場上所有其他渲染軟件兼容、通俗易懂的用戶界面，易于上手掌握、學生證免費

缺點：價格

渲染品質：★★★☆

上手難度：★

電腦配置要求：★★★

04 Twinmotion

另一個“Lumion”，高性價比的渲染軟件。

價格：免費

優點：與市場上所有其他渲染軟件兼容、通俗易懂的用戶界面，易于上手掌握

渲染品質：★★★

上手難度：★

電腦配置要求：★★

05 Enscape

Enscape已成為Foster + Partners或Kohn Pedersen Fox（KPF）等公司在全球項目中的標準應用程序。前100名建筑公司中有83％已將Enscape用于實時渲染和虛擬現實。

價格：45$/月

優點：實時渲染，所見即所得；與revit的實時鏈接：與其他渲染器不同，CAD程序中的更改可在Enscape中直接看到；直接集成：保留你的工具，并通過CAD工具欄使用Enscape；

渲染品質：★★★

上手難度：★★☆

電腦配置要求：★☆

06 UE4

虛幻引擎4（Unreal Engine 4）在光線和動畫方面展現出令人難以置信的復雜細微差別，使你有機會從各個方面全面了解你的項目。

價格：免費

優點：強大的設置工具集、強大的建筑可視化工具集、開發團隊的大力支持，提供定期更新和補丁

缺點：新手上手難度大，令人生畏

渲染品質：★★★★

上手難度：★★★★★

電腦配置要求：★★★☆

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