【图形渲染-引擎】软光栅真的这么强？为何ue5之前的引擎做不到？ 第1页

并不是。

历史上是先有的光栅化算法，再有的硬件加速。显卡的前身叫图形加速卡，就是因为软件太慢，用硬件固化的方式来加速的。如果软光栅无条件比硬光栅快，恐怕世界上就不会有GPU这个东西了。

在同一代技术同等晶体管数目的前提下，ASIC（专用芯片）永远是比通用ALU（计算逻辑部件）+程序效率高的。这是因为通用的电路需要考虑很多情况，需要支持可编程、调度、分支预测等等，这些都会消耗相当多的硬件资源（晶体管）。而且程序也是数据，放在内存上要读进来，这个延迟很高的。（随随便便就是几百个时钟周期）

这也是为什么谷歌会用FPGA甚至是TPU代替GPGPU进行深度学习方面的计算，因为任何时候针对特定应用固定算法，进行针对性硬件设计，都能大大提高效率。

但是题目所引文章里的数据是基本可信的。UE5的表现大家也有目共睹，这是为什么呢？

原因其实是在于边界条件，也就是特定的应用场景和设计选择上。

首先，正是因为纯硬件的光栅化模块效率很高，到目前为止，在大部分游戏当中现代GPU的性能瓶颈很少出现在光栅化这个环节，加上shader日趋复杂，GPU花在跑shader上的时间越来越多，所以近代GPU在设计的时候，光栅化模块的性能设计都是根据到目前为止的经验，对于典型运用场景“够用”的情况下，尽可能节省。（留出芯片面积给其它，特别是堆flops）

具体来说，无论是N卡还是A卡，相对于庞大的计算核心阵列和RB（渲染后端），光栅化模块在芯片上的面积其实小得可怜。数量也很少，一般就是2个到4个左右。

这是因为当代游戏当中，特别是PBR（基于物理的渲染）流行起来之后，顶点上面附属十几个属性已经家常便饭，ps绑10来张贴图也是屡见不鲜。在这种情况下，就这点光栅化性能就绰绰有余了。

但是题目当中的文章，以及UE5 Nanite的展示，演示的是什么呢？文章当中的软光栅，只是完成了一个对深度缓冲区的输出，也就是类似于阴影贴图的渲染。而UE5到目前为止演示最多的，就是沙石材质的土堆和模型。

并且两者都采用了面数非常高的，不透明的静态模型。因为面数高，所以单个三角形面积很小。

简单来说就是高面数+极少属性+简单材质。

这恰恰是当今GPU硬件光栅化管线所最不擅长的情形。因为这种运用场景，是在当代GPU设计想定范围之外的：它从一开始就没有针对这样的应用场景进行设计优化。

或者说，这其实正是DX10以来，抛弃DX9固定管线，导入更多可编程模块所牺牲的部分。

事实上，如果有稍微了解一下UE5的实现，会知道其第一步构建visibility buffer的时候，用的是几乎不带任何属性（除了位置信息）的几何数据。而在后面，也只是对小三角形使用软光栅化，大三角形依然是采用硬件光栅化。

而且UE5的nanite是完全嵌入到传统管线里面的一个子过程：你可以单独为每个mesh打开关闭nanite。这其实不就是在暗示着什么么。

就如已经有别的回答提到的，即便是题目所引文章当中的场景，把FOV调节一下，让大三角多一些，你就会看到完全不一样的结论。硬件光栅化处理小三角形性能低下的主要原因在于其2x2像素的离散化方式：也就是无论三角形多小，最少它都会离散出4个像素，只不过最后通过mask将其中几个像素标志为无效。但是这些无效像素依然会进入管线的下游，跑完几乎全程。（这就是管线，进了管子，就只能一路跑到出口）

以及，现有硬光栅化模块在离散的同时会处理所有附属在顶点上的属性，并未将几何体的处理单独提取出来。

所以，除了大量小三角形（非常高面数的模型）这种极端情况之外，大部分“通常”的情况，硬件光栅化都是比软件光栅化快的。

但是，在现有GPU管线结构下，硬件光栅化必须通过vs/gs来喂数据。而软件光栅化可以在cs当中直接完成。因为vs/gs工作在顶点/primitive级别，所以无法/很难实现cluster/meshlet甚至是sub-object级别的culling，因此虽然硬件光栅化性能好，但是对于复杂场景实际上是做了很多无谓的工作，离散了很多对画面根本就不会有影响的像素出来。而基于cs的软光栅则天然可以在光栅化之前通过自定义mesh的数据格式实现子对象/子网格级别的高效剔除，从而整体浪费大大减少，最终在性能上胜出。

而mesh shader则是根据cs软光栅的这一优点，同时旨在解决cs无法直接连接硬光栅这一局限推出的，介于cs和gs/primitive shader之间的东西。其单纯的性能同样其实是不及vs/gs的，但是因为可以支持自定义mesh格式，更有效地执行更高级别的剔除，对于复杂场景是有可能胜出的。

总结一下的话，就是并非是软光栅化性能高，而是因为其能够方便地实现更为高效的剔除算法，以及在大量小三角形等特定情况下具有优势。

其实大部分性能优化问题均是如此。除了基础技术的飞跃，在同等条件下的优化一般都是拆东墙补西墙，根据具体应用场景寻求最佳平衡而已。脱离了具体场景论优劣是没有意义的。

UE5的伟大之处，其实和谷歌苹果什么的很多产品很像，并不是创造了什么高深莫测的技术，而是将技术恰到好处地，在正确的时间用正确的方式，展现了出来。