这个功能在5.3才被彻底在普通管线上实现，在 5.2 之前这个功能是 nanite only 的。 可以根据距离停止WPO的计算，根据 Epic 某篇文章说在堡垒之夜有非常好的性能收益，一时之间找不到这个文章了，可能是这篇. Bringing Nanite to Fortnite Battle Royale in Chapter 4 - Unreal Engine
从原理上来说不复杂：
- 在 Shader 生成的时候，在计算 WPO 的shader 代码生成的时候外层包裹一个 If 条件
- 根据 GPUScene 上的剔除结果（逐Instance 剔除）来标记一个 flag，根据 flag 来确定是否跳过 WPO 计算
UStaticMeshComponent::WorldPositionOffsetDisableDistance
经过层层传递，从U类到StaticMeshProxy类，再到FPrimitiveUniformShaderParametersBuilder
void FPrimitiveSceneProxy::BuildUniformShaderParameters(FPrimitiveUniformShaderParametersBuilder &Builder) const{
...
float WPODisableDistance;
if (GetInstanceWorldPositionOffsetDisableDistance(WPODisableDistance))
{
Builder.InstanceWorldPositionOffsetDisableDistance(WPODisableDistance);
}
...
}
FPrimitiveUniformShaderParametersBuilder& FPrimitiveUniformShaderParametersBuilder::InstanceWorldPositionOffsetDisableDistance(float WPODisableDistance)
{
WPODisableDistance *= GetCachedScalabilityCVars().ViewDistanceScale;
bHasWPODisableDistance = true;
Parameters.InstanceWPODisableDistanceSquared = WPODisableDistance * WPODisableDistance;
return *this;
}
非GPUScene的情况下, 注意这个数值通过UBO递给了Shader里的FPrimitiveSceneData.InstanceWPODisableDistanceSquared
GPUScene的情况下，数据通过GPUScenePrimitiveSceneData里读出来(FPrimitiveSceneData GetPrimitiveData(uint PrimitiveId))
这个数值的用处
WPO是在Vertex Shader里计算的，所以这个数值一定是在VS里屏蔽了VS的运算。
Vertex Factory
shader里是不支持什么继承这种玩意的。 所以虚幻为了实现VertexFactory这种结构，采用的是基于Interface的设计。 在Shader里的ush里，不同VertexFactory需要定义一系列相同的结构。 在引擎编译的shader的时候，通过C++这边的组织关系拼接不同的ush上去，就可以实现链接上不同的VertexFactory。
使用VertexShaderFactory的主要流程:
- 调用GetVertexFactoryIntermediates(FVertexFactoryInput Input),通过Input和Uniform来获取这个VertexShaderFactory需要的各类数据和状态
- VertexShader里调用以下的各类函数来获取想要的数据
VertexFactoryGetTangentToLocal(…)
VertexFactoryGetWorldPosition(…)
VertexFactoryGetRasterizedWorldPosition(…)
VertexFactoryGetPositionForVertexLighting(…)
VertexFactoryGetInterpolantsVSToPS(…)
WPO的计算逻辑
从LocalVertexShaderFactory里的GetVertexFactoryIntermediates， 我们可以读到一些关于WPO的逻辑。
#if !USE_INSTANCE_CULLING && USES_WORLD_POSITION_OFFSET && !ALWAYS_EVALUATE_WORLD_POSITION_OFFSET
// In this case, we have to do the WPO disable distance check in the VS because it wasn't done in instance culling
if (Intermediates.bEvaluateWorldPositionOffset) // 如果有Instance culling的情况，在Instance Culling的时候会逐Instance计算，这里只考虑单个StaticMeshComponet
{
const bool bPrimEvalWPO = (PrimitiveData.Flags & PRIMITIVE_SCENE_DATA_FLAG_EVALUATE_WORLD_POSITION_OFFSET) != 0;
const bool bWPODisableDistance = (PrimitiveData.Flags & PRIMITIVE_SCENE_DATA_FLAG_WPO_DISABLE_DISTANCE) != 0;
if (!bPrimEvalWPO || (bWPODisableDistance && InstanceViewDistSq >= PrimitiveData.InstanceWPODisableDistanceSquared)) // 这里就是判断是否超过 WPO Distance了
{
Intermediates.bEvaluateWorldPositionOffset = false;
}
}
#endif
第一行检查PRIMITIVE_SCENE_DATA_FLAG_EVALUATE_WORLD_POSITION_OFFSET，这个标记实际上是CPP这边设上去的，在
Engine/Source/Runtime/Engine/Public/PrimitiveUniformShaderParametersBuilder.h 这里,
Parameters.Flags |= bEvaluateWorldPositionOffset ? PRIMITIVE_SCENE_DATA_FLAG_EVALUATE_WORLD_POSITION_OFFSET : 0u;
默认是带这个标记的,但是在SceneProxy里也可以修改这个值，比如StaticMeshSceneProxy里就有对应的逻辑
bEvaluateWorldPositionOffset = !IsOptimizedWPO() || InComponent->bEvaluateWorldPositionOffset;
// MobileBasePassVertex.usf
// 将FLocalVertexIntermediates 转为 FMaterialVertexParameters, 数据上大体差不多
FMaterialVertexParameters VertexParameters = GetMaterialVertexParameters(Input, VFIntermediates, WorldPosition.xyz, TangentToLocal);
float3 WorldPositionOffset = GetMaterialWorldPositionOffset(VertexParameters);
然后跳转到MaterialTemplate.h
float3 GetMaterialWorldPositionOffsetRaw(FMaterialVertexParameters Parameters)
{
%s; // 这里是MaterialEditor拼接代码的地方
}
float3 GetMaterialWorldPositionOffset(FMaterialVertexParameters Parameters)
{
BRANCH
if (ShouldEnableWorldPositionOffset(Parameters)) // 里面即是判断之前计算的 Intermediates.bEvaluateWorldPositionOffset
{
return ClampWorldPositionOffset(Parameters, GetMaterialWorldPositionOffsetRaw(Parameters));
}
return float3(0, 0, 0);
}
如何使用 WPO Disable Disatnce?
- r.OptimizedWPO 0 永远evalute WPO
UStaticMeshComponent::SetWorldPositionOffsetDisableDistance(int32 NewValue)设置新的剔除距离
实用性
这个对于StaticMesh等挺适合的，但是对于Foliage/ Grass有一定做法上的要求。 原因是Foliage / Grass 的最后几级LOD 通常会采用Billboard/Imposter来处理，而Billboard的旋转一般在材质里连WPO，如果直接禁用了WPO，Billboard的功能就破坏了。
这里可以考虑沿着两个方向改引擎:
- 新增加一个WPO_Force引脚，WPO_Force引脚的计算不会受这个优化影响，这样可以区分开必须的WPO和效果向的WPO
- Foliage不使用这个功能，而是改成在材质里实现Dynamic If，根据距离来跳过部分计算(如风场效果)
第一个方案改动比较小，但是第二个方案如果能正确搞定Dynamic If可以用在材质的很多地方，不局限在 WPO 上。
比如可以根据距离跳过一些多层纹理混色或者 RVT 采样等。
一个冷知识是虚幻在 5.0里也试图在材质里引入If, For等控制流相关的语句，后来还是弃坑了，代码的入口被删了(引擎里还是能翻到很多历史遗迹)，从 UDN 里看到说当时开发这个功能的老哥都跑路了，估计烂尾了。