UE4-GPUScene

UE4里GPUScene相关的梳理。

1. 引擎传输Primitive数据到GPU的方式

什么是PrimitiveData?

PrimitiveData是UPrimitiveComponent级别的几何数据，包括LocalToWorldMatrix，WorldPosition，AABB，LightMap等数据。

传统方式

每个Primitive一个UniformBuffer，每次DrawCall绑定。

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GameThread

→ FPrimitiveSceneProxy

→ CreatePrimitiveUniformBufferImmediate()

→ RHICreateUniformBuffer

→ Draw 时 SetUniformBuffer

→ GPU

上面是概念性路径：UniformBuffer 的创建、更新和绑定是不同操作，缓存策略可能避免每帧重建。不能仅由 DrawCall 数推断每帧上传字节。

简化成本模型：逐 Draw/Primitive 的数据准备与绑定。真实上传量应通过资源更新路径与抓帧核对。

传统绑定仍可以缓存不变数据。GPUScene 的价值还包括统一索引和减少逐 Draw 状态，而不是证明所有传统静态数据每帧都一定完整重传。

GPUScene的方式

UE4 的 GPUScene 路径将 Primitive 参数集中组织，减少逐 Draw 参数绑定，并为按 PrimitiveId 查询数据提供基础。具体可用平台和更新路径以引擎分支为准。

所有的Primitive数据，打包进一个大的StructuredBuffer，GPU里通过PrimitiveId获取。

然后每一帧不变的静态物体的数据就保持不变，只更新变化的静态物体以及动态物体。

动态物体也分为每个视图(不是全部更新)，视图会提前收集到需要更新的动态物体。

在原研究分支中，可用“变化的静态 Primitive + 各 View 收集的动态数据”理解更新来源；不是跨版本固定字节公式。

2. GPUScene的工作流程

GPUScene是一个大的功能，它是Primitive基础数据的容器，有一些功能比如DistanceField、LightMap、InstanceCulling这些，有自己的更新逻辑。

如距离场数据的更新，以前在这里写过

GPUScene基础的更新流程

标脏 → 收集 Dirty Primitive → 构建 PrimitiveShaderData → 批量写入 StructuredBuffer → Shader 通过 PrimitiveId 读取

更新标记Dirty路径：GameThread——>RenderThread

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UPrimitiveComponent::MarkRenderTransformDirty()
UPrimitiveComponent::MarkRenderStateDirty()

——>

FScene::UpdatePrimitiveTransform()
FScene::UpdatePrimitiveSceneInfo()

——>

Scene->GPUScene.MarkPrimitiveDirty(PrimitiveSceneInfo);

——>

DirtyPrimitiveSceneInfos.Add(PrimitiveSceneInfo);

Dirty标记完成。不立刻更新，后面统一更新。

GPU更新流程：

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FSceneRender::Render()
FSceneRenderer::UpdateGPUScene()

——>

统计Dirty数量
NumDirtyPrimitives = GPUScene.DirtyPrimitiveSceneInfos.Num();

——>

为上传准备CPU Staging buffer
TArray<FPrimitiveSceneShaderData> PrimitiveUploadData;

——>

构建每个 Dirty Primitive 的 ShaderData
for (PrimitiveSceneInfo : DirtyList)
{
    BuildPrimitiveShaderData(...)
}

——>

写入上传数据

——>

批量更新Buffer到GPU
RHICmdList.UpdateBuffer(
    PrimitiveBuffer,
    OffsetInBytes,
    SizeInBytes,
    UploadDataPtr
);


——>

GPU里StructuredBuffer已经更新，shader里获取新的。
PrimitiveSceneData = PrimitiveSceneDataBuffer[PrimitiveId];

多视图共享上传的旧研究

原笔记另记录了对多个阴影视图重复上传动态 Primitive 数据的优化：若同一数据版本已经上传，可以让多个视图引用共享记录，减少重复写入。笔记参考了内部技术文章，不能把参考方案全部视为自研成果。

共享的前提是记录确实与 View 无关。视图相关参数、动态 ID 范围、Buffer 生命周期、并发提交与脏标记都需正确处理。主相机和阴影相机不能仅因指向同一个组件就无条件共享所有数据。

旧记录中的 r.GPUScene.UseViewShareBuffer 属于研究分支开关，不应当作 UE4 官方通用变量。其测试收益依动态对象和视图数量而变；当前没有重新取得原构建和可复现抓帧，因此不补写性能数字。

原笔记配图：多 View 情况下观察重复上传工作的抓帧参考。

原笔记配图：旧测试场景的第一张统计截图；条件来自原记录，不作为本次重新测得的结果。

原笔记配图：旧测试场景的第二张统计截图；截图本身不足以独立证明可迁移的性能收益。

总结

GPUScene 改变数据组织与绑定方式，增量更新避免重复工作；多 View 共享则需要进一步证明数据和生命周期相容。示意调用链用于定位方向，函数签名应回到实际源码分支核对。