投稿日: カテゴリー Game, Program

1-Phase Occlusion Culling

完全に私的な実装メモです。
通常，オクルージョンカリングを実装する際は，GPU Zenやもんしょさんのサイトに載っているように2-Phaseでジオメトリ描画して実装するのが普通かと思います。
少し前ですが，GDC 2021の“Samurai Landscapes: Building and Rendering Tsushima Island on PS4”というセッションの，43:45あたりから，Occlusion-Cullingについての説明があり，Ghost of Tsushimaの実装では，前フレームの深度バッファと，それらから保守的(conservative)に作成したミップレベル，エピポラーサーチを用いて，現在フレームの深度バッファを復元し，1回のジオメトリ描画でオクルージョンカリングを実装する方法が紹介されています。
説明が分かりやすいので，アルゴリズムについては元動画を参照してください。
馬鹿まじめに線形探索をせずに，ミップマップを使って検索するのがアルゴリズムのキモみたいです。

一応実装コードが紹介されていますが，動画の品質が低すぎて全然良く見えませんｗ。
そこで，それっぽい感じに見えるコードを自分で推測しながら書いてみました。
推測で書いているのと，きちんと動作検証もしていないので，バグっている可能性があるので，まんまコピペで使用して不都合・不利益が発生しても何ら責任は負いませんのでご注意ください。
もし、「ここはこうじゃね？」とかアドバイスあればコメントください。

Depth Reprojection

SyntaxHighlighterについて
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// Forward-project last frame's depth to this frame's space
{
    float zPrev = pSrt->m_texIn[dispatchThreadId.xy];
    float zDepthPrev = DepthFromWorld(zPrev, pSrt->m_vecRecoryHypebolicDepth);
 
    float4 posClipPrev = float4(VecClipFromUv(uvThread), zDepthPrev, 1.0f);
    posClipPrev *= zPrev; // This ensure that zCur will end up in posClip.w;
 
    float4 posClip = mul(posClipPrev, pSrt->m_matClipPrevToClipCur);
    posClip.xyz /= posClip.w;
 
    float2 uv = UvFromVecClip(posClip.xy);
 
    if (all(uv >= pSrc->m_rectScissor.xy) && all(uv >= pSrc->m_rectScissor.zw))
    {
        // NOTE : z ends up in posClip.w so we can use that directly.
        float z = posClip.w;
         
        if (z < pSrt->m_zNear)
            z = pSrt->m_zFar;
 
        // NOTE : Add a small bias to resolve self-occlusion artifacts
        z += pSrt->m_dsBias;
 
        if (z > pSrt->m_zFar || zPrev >= pSrt->m_zFar)
            z = pSrt->m_zFar;
 
        float2 xy = floor(uv * pSrt->m_texture.m_dXy); // 多分、テクスチャサイズを乗算してウィンドウサイズに戻している。
   
        AtomicMax(pSrt->m_texOut[xy], z);
    }
}
 
{
     float4 posClip = float4(VecClipFromUv(uvThread), 0.0f, 1.0f);
 
     float4 posClipPrev = mul(posClip, pSrt->matClipCurToClipPrev);
 
     if (any(abs(posClipPrev.xy) >= abs(posClipPrev.w))
     {
          float2 uv = UvFromVecClip(posClipPrev.xy / posClipPrev.w);
 
          float z = pSrt->m_texIn->SampleLOD(pSrt->m_sampler, uv, 0) * pSrt->m_dsBias;
 
          AtomicMax(pSrt->m_texOut[dispatchThreadId.xy], z);
     }
}

Hole-Filling

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float2 uv = (dispatchThreadId.xy + 0.5f.xx) * pSrt->m_texture.m_div;
float zMax = pSrt->m_texIn.SampleLOD(pSrt->m_sampler, uv, 0);
 
if (zMax == -FLT_MAX)
{
    float2 normalEpipole = normalize(pSrt->m_uvEpipole * uv);
    float2 dUvStep = pSrt->m_texture.m_div * normalEpipole;
 
    for(uint iMip = 1; iMip <= pSrt->m_iMipLast; ++iMip)
    {
        float2 uvSearch = uv - dUvStep;
        dUvStep *= 2.0;
 
        float z = pSrt->m_texIn.SampleLOD(pSrt->m_sampler, uvSearch, iMip);
 
        if (z != -FLT_MAX)
        {
            z = max(z, pSrt->m_texOut[dispatchThreadId.xy]);
            z *= pSrt->m_dsBias;
            z = min(z, pSrt->m_zFar);
            pSrt->m_texOut[dispatchThreadId.xy] = z;
 
            return;
        }
    }
 
    if (zMax < pSrt->m_zNear)
        zMax = pSrt->m_zFar;
 
    zMax = min(zMax, pSrt->m_zFar);
 
    pSrt->m_texOut[dispatchThreadId.xy] = zMax;
}