Draw Call

Megestus2024年7月18日

Draw Call 是一个术语，用于描述图形处理单元（GPU）接收并执行渲染命令的过程。在计算机图形和游戏开发中，每次渲染操作，如渲染一个网格或一个物体到屏幕上，都需要通过调用图形API（例如OpenGL或DirectX）来告诉GPU "绘制" 这些对象。每个这样的调用就称为一个 "Draw Call"。

Draw Call的重要性

性能影响：Draw Calls是影响游戏和实时应用性能的关键因素之一。每个Draw Call都涉及CPU和GPU之间的通信，这种通信是有开销的。如果一个场景有大量的Draw Calls，它可能会导致性能瓶颈，特别是在CPU较弱的系统上。
批处理优化：为了减少Draw Call的数量并提高性能，开发者通常会尽量通过各种优化技术来减少这些调用的次数。例如，静态物体的网格和纹理可以被合并，这样它们就可以在一个Draw Call中一起渲染，而不是分别渲染。
实例化：如前所述，使用实例化渲染是减少Draw Calls的一种有效方法。通过实例化，可以用单个Draw Call渲染多个对象的副本，只要这些对象共享相同的几何体和材料属性。

Draw Call的工作流程

准备阶段：CPU负责处理游戏逻辑，包括输入、物理计算、动画等，并决定哪些对象需要被渲染以及它们的属性。
提交Draw Call：一旦确定了渲染对象，CPU会准备相应的渲染数据（如网格数据、纹理、着色器等），并通过调用图形API将这些渲染命令发送给GPU。
渲染执行：GPU接收到Draw Call后，执行渲染命令，处理顶点数据，应用着色器，执行纹理映射和光照计算，最终输出到屏幕上。

简而言之，Draw Call是图形开发中的一个基本概念，它涉及CPU向GPU发送渲染指令的过程。优化Draw Calls的数量是提高图形应用性能的关键策略之一。理解和优化Draw Calls对于任何涉及3D渲染的开发者来说都是非常重要的。

Draw Call优化策略：

批处理合并（Batching）：

静态批处理：把多个静态对象（不会在运行时改变的对象）合并成一个大的网格，这样它们就可以在一个Draw Call中被渲染。
动态批处理：对动态对象（如动画角色）使用类似的技术，但通常更加复杂，因为每个对象可能会有不同的变换。

使用实例化渲染（Instancing）：

对于多次重复出现在场景中的相同对象，如建筑物、树木或装饰物，使用实例化可以大大减少Draw Calls。

材料和纹理合并（Material and Texture Atlasing）：

尽量减少材料的数量。多个对象使用同一材料和纹理可以一起渲染。
纹理集合（Texture Atlasing）是一个常用技术，把多个小纹理合并到一张大图（图集）中，这样多个对象就可以共享同一个纹理而被一起渲染。

减少过度绘制（Overdraw Reduction）：

优化场景的渲染顺序，确保先绘制最远的对象，再绘制最近的对象，减少像素的重复绘制。

LOD（Level of Detail）技术：

对远处的对象使用较低详细级别的模型和纹理，减少渲染负担。

Draw Call的流程涉及的内存类型

Draw Call自身并不是存储在显存中的。Draw Call是指CPU向GPU发送的一个命令，告诉GPU绘制一定数量的图形元素（如顶点或图元）。这个过程涉及几个不同的组件和内存类型的交互，但Draw Call本身更多的是一个过程或动作，而非数据本身被存储的实体。

Draw Call的流程涉及的内存类型：

系统内存（RAM）：
- 这里通常存储了游戏或应用程序的数据，包括3D模型的原始顶点数据、纹理、动画数据等。
显存（VRAM）：
- 当3D对象和纹理被加载进场景时，它们的数据会被传输到显存中。显存是GPU直接访问的内存，访问速度快，适合存储需要快速渲染的数据。
命令缓冲区：
- 当CPU准备好渲染命令后，这些命令会被组织成一系列的GPU可理解的指令，存储在命令缓冲区中。命令缓冲区可能位于CPU的内存中，也可能位于GPU的内存中，具体取决于具体的硬件和驱动实现。

Draw Call的处理：

当执行Draw Call时，CPU会生成一系列的指令或命令，这些命令描述了如何渲染特定的图形元素。这些命令随后被发送到GPU。GPU接收这些命令，并从显存中获取必要的数据（如顶点数据和纹理），执行渲染管线的各个阶段，最终将结果输出到屏幕上。

因此，虽然Draw Call涉及的数据（如顶点信息和纹理）确实存储在显存中，但Draw Call本身作为渲染命令的过程，其相关的指令通常是存储在命令缓冲区中，并由GPU按需处理。这个过程确保了渲染操作的高效执行，但Draw Call本身并不直接存储在显存中。