一种绘制流水线配置参数的自动优化方法

发布时间：2019-09-12 13:12

【摘要】：近年来,游戏市场的快速增长促进了实时图形绘制技术进步。实时绘制中几何体从内存数据到GPU中进行光照计算最后生成像素的过程,称为绘制流水线。游戏公司为了改进游戏画面与运行效率,一般会针对其产品,让开发人员从事可编程着色器的编写以及绘制流水线的组建,搭建各自的绘制流水线。由于绘制流水线是影响实时绘制程序效率与画面质量的关键因素,对它的优化也成为一个重要研究方向。一个解决办法是对绘制参数进行优化,已有的工作包括对几何体优化,贴图优化,着色器简化等等。我们想要解决的问题是绘制流行线中各个绘制效果配置的优化。一般的,一个游戏的绘制显示部分会包含若干参数选项供玩家调整,以便适应不同的硬件性能条件。然而这一过程通常是粗糙的,可能由使用者自己尝试或者根据某一硬件型号直接给定参数。在本文中,我们提出了一种绘制时间和画面质量的权衡优化方法,尝试给定时间预算下选择最好的参数进行绘制。我们把这个问题转化为一个图像误差和绘制时间的多目标优化问题。然后,我们使用了一种包含两个阶段的算法来有效地探索不同参数下画面误差与绘制时间,并取得最优参数。我们首先对场景进行了空间划分,在某些特定视点下,使用遗传算法和计算和保存了最优参数的帕累托曲线,并且我们在运行时使用帕累托前线上的绘制参数优化绘制程序。我们展示了该方法在自己的OpenGL绘制程序上的运行结果。
【图文】：

程序,硬件环境,计算能力,硬件

最终画面逡逑图３．１我们的ＯｐｅｎＧＬ绘制程序采用的绘制流水线逡逑图３．１简述了我们的绘制流水线的工作过程，其中不包含由图形ＡＰＩ实现的部分。我逡逑们的绘制程序中选取实现了一些常见的绘制方法，并提供配置参数选项，，包括阴影技术种、逡逑阴影图分辨率、屏幕空间遮蔽方法与采样数、抗银齿方法质量等等。逡逑３．３问题描述逡逑我们的问题是能否找到一种策略使得绘制程序能在不同硬件环境下自动选择绘制配置逡逑参数。但是直接地进行这一问题的研究涉及到多种硬件环境平台的准备和绘制程序的开发，逡逑是比较困难的。我们将这个问题简化为给定时间预算下的绘制配置优化问题，从而避免了逡逑多硬件环境的搭建与程序生成。当然这个简化隐含了一个假设，即不同硬件的性能是均衡逡逑成比例的。但是我们知道实事上并不一定是这样，比如有些硬件的ＣＰＵ计算能力比较强，逡逑有些硬件的ＧＰＵ计算能力比较强。为了排除干扰，我们决定只考虑ＧＰＵ绘制时间。一个逡逑重要的原因是ＧＰＵ是由大量简单的处理器构成，其计算能力的强弱很大程度取决于处理逡逑器的数量与核也频率

曲线,配置参数,帕累托曲线

我们会选择较高的配置，反之亦然。计算帕累托曲线是符合我们需求的一种方逡逑法。我们的最优参数选择范围应该是帕累托的曲线上的点，对于给定时间预算，寻找帕累逡逑托上最高的符合时间要求的绘制配置参数作为最优参数。图３．３显示了误差和绘制用时最优逡逑的帕累托曲线概念。逡逑１定义选自《新帕尔格雷夫经济学大辞典》逡逑１４逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.41

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