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BlueRoseNote/03-UnrealEngine/Rendering/RenderingPipeline/向往渲染系列文章阅读笔记/剖析虚幻渲染体系（04）- 延迟渲染管线.md

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剖析虚幻渲染体系（04）- 延迟渲染管线 2024-02-07 22:29:32 ⭐

前言

https://www.cnblogs.com/timlly/p/14732412.html

延迟渲染管线

由于最耗时的光照计算延迟到后处理阶段，所以跟场景的物体数量解耦，只跟Render Targe尺寸相关，复杂度是O(Nlight×WRT×HRT)。所以，延迟渲染在应对复杂的场景和光源数量的场景比较得心应手，往往能得到非常好的性能提升。 但是，也存在一些缺点，如需多一个通道来绘制几何信息，需要多渲染纹理（MRT）的支持，更多的CPU和GPU显存占用，更高的带宽要求，有限的材质呈现类型，难以使用MSAA等硬件抗锯齿，存在画面较糊的情况等等。此外，应对简单场景时，可能反而得不到渲染性能方面的提升。延迟渲染可以针对不同的平台和API使用不同的优化改进技术，从而产生了诸多变种。下面是其中部分变种：

Deferred Lighting(Light Pre-Pass)

又被称为Light Pre-Pass，它和Deferred Shading的不同在于需要三个Pass：

  1. 第一个Pass叫Geometry Pass：只输出每个像素光照计算所需的几何属性（法线、深度）到GBuffer中。
  2. 第二个Pass叫Lighting Pass：存储光源属性（如Normal * LightDir、LightColor、Specular）到LBuffer（Light Buffer，光源缓冲区）。
  3. 第三个Pass叫Secondary Geometry Pass：获取GBuffer和LBuffer的数据，重建每个像素计算光照所需的数据，执行光照计算。

与Deferred Shading相比，Deferred lighting的优势在于G-Buffer所需的尺寸急剧减少，允许更多的材质类型呈现，较好第支持MSAA等。劣势是需要绘制场景两次，增加了Draw Call。 另外，Deferred lighting还有个优化版本，做法与上面所述略有不同，具体参见文献Light Pre-Pass。

Tiled-Based Deferred Rendering(TBDR)

Tiled-Based Deferred Rendering译名是基于瓦片的渲染，简称TBDR，它的核心思想在于将渲染纹理分成规则的一个个四边形（称为Tile），然后利用四边形的包围盒剔除该Tile内无用的光源，只保留有作用的光源列表，从而减少了实际光照计算中的无效光源的计算量。 !UE_TBDR1.png

  1. 将渲染纹理分成一个个均等面积的小块（Tile）。参见上图(b)。

Tile没有统一的固定大小，在不同的平台架构和渲染器中有所不同，不过一般是2的N次方，且长宽不一定相等，可以是16x16、32x32、64x64等等，不宜太小或太大，否则优化效果不明显。PowerVR GPU通常取32x32，而ARM Mali GPU取16x16。 !UE_TBDR2.jpg

  1. 根据Tile内的Depth范围计算出其Bounding Box。 !UE_TBDR3.jpg TBDR中的每个Tile内的深度范围可能不一样，由此可得到不同大小的Bounding Box。

  2. 根据Tile的Bounding Box和Light的Bounding Box，执行求交。

除了无衰减的方向光，其它类型的光源都可以根据位置和衰减计算得到其Bounding Box。

  1. 摒弃不相交的Light，得到对Tile有作用的Light列表。参见上图(c)。
  2. 遍历所有Tile，获取每个Tile的有作业的光源索引列表，计算该Tile内所有像素的光照结果。

由于TBDR可以摒弃很多无作用的光源，能够避免很多无效的光照计算，目前已被广泛采用与移动端GPU架构中，形成了基于硬件加速的TBDR：!UE_TBDR4.jpg PowerVR的TBDR架构，和立即模式的架构相比，在裁剪之后光栅化之前增加了Tiling阶段，增加了On-Chip Depth Buffer和Color Buffer，以更快地存取深度和颜色。

下图是PowerVR Rogue家族的Series7XT系列GPU和的硬件架构示意图： !UE_TBDR5.png

Clustered Deferred Rendering

Clustered Deferred Rendering是分簇延迟渲染，与TBDR的不同在于对深度进行了更细粒度的划分，从而避免TBDR在深度范围跳变很大（中间无任何有效像素）时产生的光源裁剪效率降低的问题。 !UE_CDR1.jpg Clustered Deferred Rendering的核心思想是将深度按某种方式细分为若干份，从而更加精确地计算每个簇的包围盒，进而更精准地裁剪光源，避免深度不连续时的光源裁剪效率降低。

上图的分簇方法被称为隐式（Implicit）分簇法，实际上存在显式（Explicit）分簇法，可以进一步精确深度细分，以实际的深度范围计算每个族的包围盒：!UE_CDR2.jpg显式（Explicit）的深度分簇更加精确地定位到每簇的包围盒。

下图是Tiled、Implicit、Explicit深度划分法的对比图：!UE_CDR3.jpg

VisibilityBuffer

Visibility Buffer与Deferred Texturing非常类似，是Deferred Lighting更加大胆的改进方案，核心思路是：为了减少GBuffer占用（GBuffer占用大意味着带宽大能耗大），不渲染GBuffer，改成渲染Visibility Buffer。Visibility Buffer上只存三角形和实例id，有了这些属性，在计算光照阶段（shading）分别从UAV和bindless texture里面读取真正需要的vertex attributes和贴图的属性，根据uv的差分自行计算mip-map（下图）。!VisibilityBuffer1.jpgGBuffer和Visibility Buffer渲染管线对比示意图。后者在由Visiblity阶段取代前者的Gemotry Pass，此阶段只记录三角形和实例id，可将它们压缩进4bytes的Buffer中，从而极大地减少了显存的占用。

此方法虽然可以减少对Buffer的占用，但需要bindless texture的支持，对GPU Cache并不友好（相邻像素的三角形和实例id跳变大，降低Cache的空间局部性）

Deferred Adaptive Compute Shading

Deferred Adaptive Compute Shading的核心思想在于将屏幕像素按照某种方式划分为5个Level的不同粒度的像素块，以便决定是直接从相邻Level插值还是重新着色。!UE_DACS.jpg 此法在渲染UE4的不同场景时，在均方误差（RMSE）、峰值信噪比（PSNR）、平均结构相似性（MSSIM）都能获得良好的指标。（下图）!UE_DACS2.jpg渲染同一场景和画面时，对比Checkerboard（棋盘）着色方法，相同时间内，DACS的均方误差（RMSE）只是前者的21.5%，相同图像质量（MSSIM）下，DACS的时间快了4.22倍。

ForwardRendering

Forward+ Rendering

Forward+ 也被称为Tiled Forward Rendering，为了提升前向渲染光源的数量，它增加了光源剔除阶段，有3个Pass：depth prepass，light culling pass，shading pass。

light culling pass和瓦片的延迟渲染类似，将屏幕划分成若干个Tile，将每个Tile和光源求交，有效的光源写入到Tile的光源列表，以减少shading阶段的光源数量。!UE_Forward+.pngForward+存在由于街头锥体拉长后在几何边界产生误报（False positives，可以通过separating axis theorem (SAT)改善）的情况。

  • Cluster Forward Rendering Cluster Forward Rendering和Cluster Deferred Rendering类似，将屏幕空间划分成均等Tile，深度细分成一个个簇，进而更加细粒度地裁剪光源。算法类似，这里就不累述了。

  • Volume Tiled Forward Rendering Volume Tiled Forward Rendering在Tiled和Clusterer的前向渲染基础上扩展的一种技术，旨在提升场景的光源支持数量，论文作者认为可以达到400万个光源的场景以30FPS实时渲染。它由以下步骤组成：

1.1 计算Grid（Volume Tile）的尺寸。给定Tile尺寸(tx,ty)(<28><>,<2C><>)和屏幕分辨率(w,h)(<28>,ℎ)，可以算出屏幕的细分数量(Sx,Sy)(<28><>,<2C><>)：

(Sx,Sy)=(∣∣∣wtx∣∣∣, ∣∣∣hty∣∣∣)(<28><>,<2C><>)=(|<7C><><EFBFBD>|, |ℎ<><E2848E>|)

深度方向的细分数量为：

SZ=∣∣∣log(Zfar/Znear)log(1+2tanθSy)∣∣∣<E288A3><E288A3>=|log⁡(<28><><EFBFBD><EFBFBD>/<2F><><EFBFBD><EFBFBD><EFBFBD>)log⁡(1+2tan⁡<6E><E281A1><EFBFBD>)|

1.2 计算每个Volume Tile的AABB。结合下图，每个Tile的AABB边界计算如下：

knear=Znear(1+2tan(θ)Sy)kkfar=Znear(1+2tan(θ)Sy)k+1pmin=(Sx⋅i, Sy⋅j)pmax=(Sx⋅(i+1), Sy⋅(j+1))<29><><EFBFBD><EFBFBD><EFBFBD>=<3D><><EFBFBD><EFBFBD><EFBFBD>(1+2tan⁡(<28>)<29><>)<29><><EFBFBD><EFBFBD><EFBFBD>=<3D><><EFBFBD><EFBFBD><EFBFBD>(1+2tan⁡(<28>)<29><>)<29>+1<><31><EFBFBD><EFBFBD>=(<28><>⋅<EFBFBD>, <><C2A0>⋅<EFBFBD>)<29><><EFBFBD><EFBFBD>=(<28><>⋅(<28>+1), <><C2A0>⋅(<28>+1))

2、更新阶段：

2.1 深度Pre-pass。只记录非半透明物体的深度。

2.2 标记激活的Tile。

2.3 创建和压缩Tile列表。

2.4 将光源赋给Tile。每个线程组执行一个激活的Volume Tile，利用Tile的AABB和场景中所有的光源求交（可用BVH减少求交次数），将相交的光源索引记录到对应Tile的光源列表（每个Tile的光源数据是光源列表的起始位置和光源的数量）： 2.5 着色。此阶段与前述方法无特别差异。

基于体素分块的渲染虽然能够满足海量光源的渲染，但也存在Draw Call数量攀升和自相似体素瓦片（Self-Similar Volume Tiles，离摄像机近的体素很小而远的又相当大）的问题。

UE渲染相关

FSceneRenderer

FSceneRenderer是UE场景渲染器父类，是UE渲染体系的大脑和发动机，在整个渲染体系拥有举足轻重的位置，主要用于处理和渲染场景，生成RHI层的渲染指令。

// Engine\Source\Runtime\Renderer\Private\SceneRendering.h
// 场景渲染器
class FSceneRenderer
{
public:
    FScene* Scene; // 被渲染的场景
    FSceneViewFamily ViewFamily; // 被渲染的场景视图族（保存了需要渲染的所有view）。
    TArray<FViewInfo> Views; // 需要被渲染的view实例。

    FMeshElementCollector MeshCollector; // 网格收集器
    FMeshElementCollector RayTracingCollector; // 光追网格收集器

    // 可见光源信息
    TArray<FVisibleLightInfo,SceneRenderingAllocator> VisibleLightInfos;

    // 阴影相关的数据
    TArray<FParallelMeshDrawCommandPass*, SceneRenderingAllocator> DispatchedShadowDepthPasses;
    FSortedShadowMaps SortedShadowsForShadowDepthPass;

    // 特殊标记
    bool bHasRequestedToggleFreeze;
    bool bUsedPrecomputedVisibility;

    // 使用全场景阴影的点光源列表（可通过r.SupportPointLightWholeSceneShadows开关）
    TArray<FName, SceneRenderingAllocator> UsedWholeScenePointLightNames;

    // 平台Level信息
    ERHIFeatureLevel::Type FeatureLevel;
    EShaderPlatform ShaderPlatform;
    
    (......)

public:
    FSceneRenderer(const FSceneViewFamily* InViewFamily,FHitProxyConsumer* HitProxyConsumer);
    virtual ~FSceneRenderer();

    // FSceneRenderer接口（注意部分是空实现体和抽象接口）

    // 渲染入口
    virtual void Render(FRHICommandListImmediate& RHICmdList) = 0;
    virtual void RenderHitProxies(FRHICommandListImmediate& RHICmdList) {}

    // 场景渲染器实例
    static FSceneRenderer* CreateSceneRenderer(const FSceneViewFamily* InViewFamily, FHitProxyConsumer* HitProxyConsumer);
    void PrepareViewRectsForRendering();

#if WITH_MGPU // 多GPU支持
    void ComputeViewGPUMasks(FRHIGPUMask RenderTargetGPUMask);
#endif

    // 更新每个view所在的渲染纹理的结果
    void DoCrossGPUTransfers(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, FRHIGPUMask RenderTargetGPUMask);

    // 遮挡查询接口和数据
    bool DoOcclusionQueries(ERHIFeatureLevel::Type InFeatureLevel) const;
    void BeginOcclusionTests(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, bool bRenderQueries);
    static FGraphEventRef OcclusionSubmittedFence[FOcclusionQueryHelpers::MaxBufferedOcclusionFrames];
    void FenceOcclusionTests(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    void WaitOcclusionTests(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    bool ShouldDumpMeshDrawCommandInstancingStats() const { return bDumpMeshDrawCommandInstancingStats; }
    
    static FGlobalBoundShaderState OcclusionTestBoundShaderState;
    static bool ShouldCompositeEditorPrimitives(const FViewInfo& View);

    // 等待场景渲染器执行完成和清理工作以及最终删除
    static void WaitForTasksClearSnapshotsAndDeleteSceneRenderer(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, FSceneRenderer* SceneRenderer, bool bWaitForTasks = true);
    static void DelayWaitForTasksClearSnapshotsAndDeleteSceneRenderer(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, FSceneRenderer* SceneRenderer);
    
    // 其它接口
    static FIntPoint ApplyResolutionFraction(...);
    static FIntPoint QuantizeViewRectMin(const FIntPoint& ViewRectMin);
    static FIntPoint GetDesiredInternalBufferSize(const FSceneViewFamily& ViewFamily);
    static ISceneViewFamilyScreenPercentage* ForkScreenPercentageInterface(...);
    
    static int32 GetRefractionQuality(const FSceneViewFamily& ViewFamily);
    
protected:
    (......)

#if WITH_MGPU // 多GPU支持
    FRHIGPUMask AllViewsGPUMask;
    FRHIGPUMask GetGPUMaskForShadow(FProjectedShadowInfo* ProjectedShadowInfo) const;
#endif

    // ----可在所有渲染器共享的接口----
    
    // --渲染流程和MeshPass相关接口--
    void OnStartRender(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    void RenderFinish(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    void SetupMeshPass(FViewInfo& View, FExclusiveDepthStencil::Type BasePassDepthStencilAccess, FViewCommands& ViewCommands);
    void GatherDynamicMeshElements(...);
    void RenderDistortion(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    void InitFogConstants();
    bool ShouldRenderTranslucency(ETranslucencyPass::Type TranslucencyPass) const;
    void RenderCustomDepthPassAtLocation(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, int32 Location);
    void RenderCustomDepthPass(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    void RenderPlanarReflection(class FPlanarReflectionSceneProxy* ReflectionSceneProxy);
    void InitSkyAtmosphereForViews(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    void RenderSkyAtmosphereLookUpTables(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    void RenderSkyAtmosphere(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    void RenderSkyAtmosphereEditorNotifications(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    
    // ---阴影相关接口---
    void InitDynamicShadows(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, FGlobalDynamicIndexBuffer& DynamicIndexBuffer, FGlobalDynamicVertexBuffer& DynamicVertexBuffer, FGlobalDynamicReadBuffer& DynamicReadBuffer);
    bool RenderShadowProjections(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, const FLightSceneInfo* LightSceneInfo, IPooledRenderTarget* ScreenShadowMaskTexture, IPooledRenderTarget* ScreenShadowMaskSubPixelTexture, bool bProjectingForForwardShading, bool bMobileModulatedProjections, const struct FHairStrandsVisibilityViews* InHairVisibilityViews);
    TRefCountPtr<FProjectedShadowInfo> GetCachedPreshadow(...);
    void CreatePerObjectProjectedShadow(...);
    void SetupInteractionShadows(...);
    void AddViewDependentWholeSceneShadowsForView(...);
    void AllocateShadowDepthTargets(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    void AllocatePerObjectShadowDepthTargets(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, ...);
    void AllocateCachedSpotlightShadowDepthTargets(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, ...);
    void AllocateCSMDepthTargets(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, ...);
    void AllocateRSMDepthTargets(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, ...);
    void AllocateOnePassPointLightDepthTargets(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, ...);
    void AllocateTranslucentShadowDepthTargets(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, ...);
    bool CheckForProjectedShadows(const FLightSceneInfo* LightSceneInfo) const;
    void GatherShadowPrimitives(...);
    void RenderShadowDepthMaps(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    void RenderShadowDepthMapAtlases(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    void CreateWholeSceneProjectedShadow(FLightSceneInfo* LightSceneInfo, ...);
    void UpdatePreshadowCache(FSceneRenderTargets& SceneContext);
    void InitProjectedShadowVisibility(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);    
    void GatherShadowDynamicMeshElements(FGlobalDynamicIndexBuffer& DynamicIndexBuffer, FGlobalDynamicVertexBuffer& DynamicVertexBuffer, FGlobalDynamicReadBuffer& DynamicReadBuffer);
    
    // --光源接口--
    static void GetLightNameForDrawEvent(const FLightSceneProxy* LightProxy, FString& LightNameWithLevel);
    static void GatherSimpleLights(const FSceneViewFamily& ViewFamily, ...);
    static void SplitSimpleLightsByView(const FSceneViewFamily& ViewFamily, ...);

    // --可见性接口--
    void PreVisibilityFrameSetup(FRHICommandListImmediate& RHICmdList);
    void ComputeViewVisibility(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, ...);
    void PostVisibilityFrameSetup(FILCUpdatePrimTaskData& OutILCTaskData);
    
    // --其它接口--
    void GammaCorrectToViewportRenderTarget(FRHICommandList& RHICmdList, const FViewInfo* View, float OverrideGamma);
    FRHITexture* GetMultiViewSceneColor(const FSceneRenderTargets& SceneContext) const;
    void UpdatePrimitiveIndirectLightingCacheBuffers();
    bool ShouldRenderSkyAtmosphereEditorNotifications();
    void ResolveSceneColor(FRHICommandList& RHICmdList);
    (......)
};

FSceneRenderer由游戏线程的FRendererModule::BeginRenderingViewFamily负责创建和初始化，然后传递给渲染线程。渲染线程会调用FSceneRenderer::Render()，渲染完返回后，会删除FSceneRenderer的实例。也就是说，FSceneRenderer会被每帧创建和销毁。

FSceneRenderer拥有两个子类：FMobileSceneRenderer和FDeferredShadingSceneRenderer。 FMobileSceneRenderer是用于移动平台的场景渲染器，默认采用了前向渲染的流程。 FDeferredShadingSceneRenderer虽然名字叫做延迟着色场景渲染器，但其实集成了包含前向渲染和延迟渲染的两种渲染路径，是PC和主机平台的默认场景渲染器（笔者刚接触伊始也被这蜜汁取名迷惑过）。

FDeferredShadingSceneRenderer

FDeferredShadingSceneRenderer主要包含了MeshPass、光源、阴影、光线追踪、反射、可见性等几大类接口。其中最重要的接口非FDeferredShadingSceneRenderer::Render()莫属，它是FDeferredShadingSceneRenderer的渲染主入口，主流程和重要接口的调用都直接或间接发生它内部。 则可以划分成以下主要阶段：

  • FScene::UpdateAllPrimitiveSceneInfos：更新所有图元的信息到GPU，若启用了GPUScene，将会用二维纹理或StructureBuffer来存储图元的信息。
  • FSceneRenderTargets::Allocate：若有需要（分辨率改变、API触发），重新分配场景的渲染纹理，以保证足够大的尺寸渲染对应的view。
  • InitViews：采用裁剪若干方式初始化图元的可见性，设置可见的动态阴影，有必要时会对阴影平截头体和世界求交（全场阴影和逐物体阴影）。
  • PrePass / Depth only pass：提前深度Pass，用来渲染不透明物体的深度。此Pass只会写入深度而不会写入颜色，写入深度时有disabled、occlusion only、complete depths三种模式，视不同的平台和Feature Level决定。通常用来建立Hierarchical-Z，以便能够开启硬件的Early-Z技术，提升Base Pass的渲染效率。
  • Base pass：也就是前面章节所说的几何通道。 用来渲染不透明物体（Opaque和Masked材质）的几何信息，包含法线、深度、颜色、AO、粗糙度、金属度等等。这些几何信息会写入若干张GBuffer中。此阶段不会计算动态光源的贡献，但会计算Lightmap和天空光的贡献。
  • Issue Occlusion Queries / BeginOcclusionTests：开启遮挡渲染，此帧的渲染遮挡数据用于下一帧 InitViews阶段的遮挡剔除。此阶段主要使用物体的包围盒来渲染，也可能会打包相近物体的包围盒以减少Draw Call。
  • Lighting：此阶段也就是前面章节所说的光照通道，是标准延迟着色和分块延迟着色的混合体。会计算开启阴影的光源的阴影图，也会计算每个灯光对屏幕空间像素的贡献量，并累计到Scene Color中。此外，还会计算光源也对translucency lighting volumes的贡献量。
  • Fog在屏幕空间计算雾和大气对不透明物体表面像素的影响。
  • Translucency：渲染半透明物体阶段。所有半透明物体由远到近（视图空间）逐个绘制到离屏渲染纹理（offscreen render target，代码中叫separate translucent render target）中，接着用单独的pass以正确计算和混合光照结果。
  • Post Processing：后处理阶段。包含了不需要GBuffer的Bloom、色调映射、Gamma校正等以及需要GBuffer的SSR、SSAO、SSGI等。此阶段会将半透明的渲染纹理混合到最终的场景颜色中。

FScene::UpdateAllPrimitiveSceneInfos

FScene::UpdateAllPrimitiveSceneInfos的调用发生在FDeferredShadingSceneRenderer::Render的第一行：

// Engine\Source\Runtime\Renderer\Private\DeferredShadingRenderer.cpp
void FDeferredShadingSceneRenderer::Render(FRHICommandListImmediate& RHICmdList)
{
    Scene->UpdateAllPrimitiveSceneInfos(RHICmdList, true);
    (......)
}

FScene::UpdateAllPrimitiveSceneInfos的主要作用是删除、增加、更新CPU侧的图元数据，且同步到GPU端。其中GPU的图元数据存在两种方式：

  • 每个图元独有一个Uniform Buffer。在shader中需要访问图元的数据时从该图元的Uniform Buffer中获取即可。这种结构简单易理解，兼容所有FeatureLevel的设备。但是会增加CPU和GPU的IO，降低GPU的Cache命中率。
  • 使用Texture2D或StructuredBuffer的GPU Scene，所有图元的数据按规律放置到此。在shader中需要访问图元的数据时需要从GPU Scene中对应的位置读取数据。需要SM5支持，实现难度高，不易理解，但可减少CPU和GPU的IO，提升GPU Cache命中率，可更好地支持光线追踪和GPU Driven Pipeline。 虽然以上访问的方式不一样，但shader中已经做了封装，使用者不需要区分是哪种形式的Buffer，只需使用以下方式：
// Engine\Shaders\Private\SceneData.ush
struct FPrimitiveSceneData
{
    float4x4 LocalToWorld;
    float4 InvNonUniformScaleAndDeterminantSign;
    float4 ObjectWorldPositionAndRadius;
    float4x4 WorldToLocal;
    float4x4 PreviousLocalToWorld;
    float4x4 PreviousWorldToLocal;
    float3 ActorWorldPosition;
    float UseSingleSampleShadowFromStationaryLights;
    float3 ObjectBounds;
    float LpvBiasMultiplier;
    float DecalReceiverMask;
    float PerObjectGBufferData;
    float UseVolumetricLightmapShadowFromStationaryLights;
    float DrawsVelocity;
    float4 ObjectOrientation;
    float4 NonUniformScale;
    float3 LocalObjectBoundsMin;
    uint LightingChannelMask;
    float3 LocalObjectBoundsMax;
    uint LightmapDataIndex;
    float3 PreSkinnedLocalBoundsMin;
    int SingleCaptureIndex;
    float3 PreSkinnedLocalBoundsMax;
    uint OutputVelocity;
    float4 CustomPrimitiveData[NUM_CUSTOM_PRIMITIVE_DATA];
};

由此可见，每个图元可访问的数据还是很多的，占用的显存也相当可观，每个图元大约占用576字节，如果场景存在10000个图元（游戏场景很常见），则忽略Padding情况下，这些图元数据总量达到约5.5M。

言归正传，回到C++层看看GPU Scene的定义：

// Engine\Source\Runtime\Renderer\Private\ScenePrivate.h
class FGPUScene
{
public:
    // 是否更新全部图元数据，通常用于调试，运行期会导致性能下降。
    bool bUpdateAllPrimitives;

    // 需要更新数据的图元索引.
    TArray<int32> PrimitivesToUpdate;
    // 所有图元的bit,当对应索引的bit为1时表示需要更新(同时在PrimitivesToUpdate中).
    TBitArray<> PrimitivesMarkedToUpdate;

    // 存放图元的GPU数据结构, 可以是TextureBuffer或Texture2D, 但只有其中一种会被创建和生效, 移动端可由Mobile.UseGPUSceneTexture控制台变量设定.
    FRWBufferStructured PrimitiveBuffer;
    FTextureRWBuffer2D PrimitiveTexture;
    // 上传的buffer
    FScatterUploadBuffer PrimitiveUploadBuffer;
    FScatterUploadBuffer PrimitiveUploadViewBuffer;

    // 光照图
    FGrowOnlySpanAllocator    LightmapDataAllocator;
    FRWBufferStructured        LightmapDataBuffer;
    FScatterUploadBuffer    LightmapUploadBuffer;
};

代码略……

总结起来，FScene::UpdateAllPrimitiveSceneInfos的作用是删除、增加图元，以及更新图元的所有数据，包含变换矩阵、自定义数据、距离场数据等。

GPUScene的PrimitivesToUpdate和PrimitivesMarkedToUpdate收集好需要更新的所有图元索引后，会在FDeferredShadingSceneRenderer::Render的InitViews之后同步给GPU：

void FDeferredShadingSceneRenderer::Render(FRHICommandListImmediate& RHICmdList)
{
    // 更新GPUScene的数据
    Scene->UpdateAllPrimitiveSceneInfos(RHICmdList, true);
    (......)
    // 初始化View的数据
    bDoInitViewAftersPrepass = InitViews(RHICmdList, BasePassDepthStencilAccess, ILCTaskData, UpdateViewCustomDataEvents);
    (......)
    // 同步CPU端的GPUScene到GPU.
    UpdateGPUScene(RHICmdList, *Scene);//5.3 => Scene->GPUScene.Update(GraphBuilder, GetSceneUniforms(), *Scene, ExternalAccessQueue);
    (......)
}

UpdateGPUScene()代码略……

InitViews（5.3已经变成了BeginInitViews() & EndInitViews()）