关于Depth Bounds Test (DBT)和在CE3的运用

Depth Bounds Test (DBT)

Depth Bounds Test（深度范围检测），是Nvdia GeForce 6系列以后显卡的特性（GPU Programming Guide GeForce 8 and 9 Series），并不是DirectX的特性。所以在例如Nsight和Pix的图形分析工具里，是看不到它的设置的。

 

Depth Bounds Test的功能是允许程序员在blend render target前进行额外的像素Discard。这个扩展增加了一个新的逐个fragment 的测试，从逻辑上讲，它是在scissor test的后面，alpha test的前面，DBT会把保存在输入的fragment 坐标（xw，yw）位置的深度值，和用户定义的最大和最小深度值做比较，如果保存的深度值在用户定义的范围外的话，那么这个输入的fragment 会被discard掉，和alpha test不同的是，DBT并不依赖fragment在窗口空间的深度值。

DBT并不依赖从Pixel Shader输出的深度值，而是根据之前保存在render target里的深度位置做判断

• DBT的逻辑是在 scissor test 后面， alpha testing前面
• min/max值被clamp在[0, 1]之间，非法值会被转为0
• DBT会被打开，当下面条件都为真时
• min < max
• min > 1 并且 max<1
• depth值在Shader里被使用

  关于API使用，以CE3为例的话

void CD3D9Renderer::SetDepthBoundTest(float fMin,float fMax,bool bEnable)
{
    if(bEnable)
    {
        m_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_ADAPTIVETESS_X,MAKEFOURCC('N','V','D','B'));
        m_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_ADAPTIVETESS_Z,*(DWORD*)&fMin);
        m_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_ADAPTIVETESS_W,*(DWORD*)&fMax);
　　}
    else// disable depth bound test
    {
        m_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_ADAPTIVETESS_X,0);
    }
}  

  DBT的主要用处有两个，一个例子是在OpenGL extension文档里的例子 可以用来优化stenciled shadow volume 的渲染

  例如，一栈带有衰减等光源，可以在XY窗口空间被边界为矩形，而传统的scissor test，可以把矩形内的 shadow volume 的fragment都discard掉，保证阴影是在光源的windows窗口XY范围外的。

  而stenciled 增长或减少的部分偏离scissor的fragment的时候就无关紧要了，因为光源的照明在scissor区域外的部分，已经可以确实是完全衰减消失的了。

 

  也就是说，scissor test可以把在渲染在scissor外面的 shadow volume fragments 直接discard掉，从而提高了性能，不再需要关注那些衰减的光源最终不会影像的像素。Scissor的优化，可以用在更新渲染用的stenciled shadow volumes的时候（增加或减少stencil buffer），和增加带衰减光源的照明分布的时候。

 

  使用DBT时，我们也可以使用类似的方法，计算出衰减光源的最终照明信息在窗口空间上的Z边界（zmin，zmax），除非像素的深度值在这个范围[zmin, zmax]，否则光源的照明可以被预确定是和这个像素是无关的。或者说，被做照明处理的像素在衰减光源足够远的前方或后方，以至于光源在这个像素上的照明完全的衰减没了。而DBT恰好可以做这种测试。

 

  另外一个用处也就是像CE3这种延迟渲染中了，因为光照是转化到屏幕空间进行的，所以在对物体进行光照处理时，可以参考之前的写入的光照深度，屏幕空间上，不在光照深度范围内的像素都DBT裁剪掉。

 

  在CE3.4里，主要还是在一些平面空间处理里使用，这样可以省去alpha test步骤以及额外的像素填充

 

生成SceneDiffuseAcc，使用DBT就可以省去天空部分像素判断和填充了

 

生成AO

CD3D9Renderer::GenerateAO

1. SetDepthBoundTest(0.f,0.9999f,true);

   下雨效果
   CD3D9Renderer::FX_DeferredRainLayer()

constVec4 vDepthBounds =CDeferredShading::Instance().GetLightDepthBounds(rainVolParams.m_vWorldPos, rainVolParams.m_fRadius);
SetDepthBoundTest(max(vDepthBounds.x, fMinZ), min(vDepthBounds.z, fMaxZ),true);

下雪效果
CD3D9Renderer::FX_DeferredSnowLayer()

constVec4 vDepthBounds =CDeferredShading::Instance().GetLightDepthBounds(snowVolParams.m_vWorldPos, snowVolParams.m_fRadius);
SetDepthBoundTest(max(vDepthBounds.x, fMinZ), min(vDepthBounds.z, fMaxZ),true);

延迟光照着色
CDeferredShading::LightPass

1. Vec4 pDepthBounds =GetLightDepthBounds( pDL );
   rd->SetDepthBoundTest( pDepthBounds.x, pDepthBounds.z,true);

   IBL的延迟着色
   CDeferredShading::DeferredCubemapPass

1. Vec4 pDepthBounds =GetLightDepthBounds( pDL );
   rd->SetDepthBoundTest( pDepthBounds.x, pDepthBounds.z,true);

   屏幕空间反射
   CDeferredShading::ScreenSpaceReflectionPass 

1. rd->SetDepthBoundTest(0.0f,0.9999f,true);

   CDeferredShading::DirectionalOcclusionPass()

2. CDeferredShading::DirectionalOcclusionPass()

   阴影处理
   CDeferredShading::ShadowLightPasses(）

1. Vec4 pDepthBounds =GetLightDepthBounds(&light );
   rd->SetDepthBoundTest( pDepthBounds.x, pDepthBounds.z,true);

   为了在绘制里可以忽略天空部分
   void CDeferredShading::Render()

 

LPV光照

CRELightPropagationVolume::DeferredApply()

if(CRenderer::CV_r_DeferredShadingDepthBoundsTest )
{
    constVec4 pDepthBounds =CDeferredShading::Instance().GetLightDepthBounds( rRendSettings.m_pos, m_fDistance );
    rd->SetDepthBoundTest(pDepthBounds.x, pDepthBounds.z,true);// skip sky only for GI
}

修改方法也比较简单，关闭CV_r_DeferredShadingDepthBoundsTest，或在shader里添加clip来discard掉像素，或用alpha test替代，但这两种方法在移动平台上忌讳的，所以需要进一步测试才有结果了