本文基于UE4版本4.25.3，對Cascade粒子系統的移動端渲染管線進行簡單的概括和描述。

Game Thread部分

粒子系統Actor被Spawn（或所在的Level被加載）的時候，UParticleSystemComponent注冊和初始化，并通過CreateSceneProxy函數注冊和創建FParticleSystemSceneProxy。

UParticleSystemComponent的主要數據成員是TArray<struct FParticleEmitterInstance*> EmitterInstances，包含粒子系統的所有粒子發射器。每一個粒子發射器對應一個FParticleEmitterInstance，管理當前發射器下所有的粒子。

FBaseParticle為粒子數據結構，保存粒子的Location、Rotation、Size和Velocity等數據。FParticleEmitterInstance用uint8* ParticleData指向保存FBaseParticle類型數據集合的連續內存空間。

UParticleSystemComponent關聯的所有粒子數據內存空間只由GameThread訪問。在幀結束的時候通過UpdateDynamicData函數創建一份包含粒子內存數據的拷貝——FParticleDynamicData，并異步傳遞給FParticleSystemSceneProxy，供RenderThread渲染使用。

大部分情況下，UE4通過給渲染線程生成一份渲染數據拷貝和函數線程專用（比如函數后綴加_RenderThread）的方式來防止出現多線程渲染的Race Condition問題。

GameThread部分調用示意圖

Render Thread部分

在FParticleDynamicData被GameThread傳遞過來之后，粒子系統的渲染真正開始。

粒子系統的渲染始于FParticleSystemSceneProxy::GetDynamicMeshElements函數，輸出FMeshBatchs。FMeshBatch是FParticleSystemSceneProxy到MeshDrawCommand之間的一個中間數據結構，主要包含頂點數據流（FVertexStream）、IndexBuffer和材質等。

粒子系統渲染用到的頂點數據流主要有兩個：索引為0的幾何數據流和索引為1的Instanced數據流，由FParticleSpriteVertexFactory創建和關聯。幾何數據流描述每個粒子的幾何結構為4個頂點構成的單位大小的正方形。Instanced數據流為粒子數據集合，用于以Instanced的方式繪制這些粒子正方形。

Instanced數據流由FParticleDynamicData初始化而來。因為FParticleDynamicData的數據內容主要是GameThread使用的FBaseParticle類型數據集合的拷貝，所以RenderThread通過FDynamicSpriteEmitterData::GetVertexAndIndexData函數把原類型數據集合轉換成渲染使用的FParticleSpriteVertex類型數據集合。FParticleSpriteVertex定義了需要傳入GPU的頂點數據結構，與ParticleSpriteVertexFactory.ush 定義的頂點輸入類型FVertexFactoryInput對應。

為什么GameThread和RenderThread要分別定義粒子數據結構？GameThread對粒子的抽象是一個Pivot點，更新的是這個Pivot點的位置、旋轉和Size等信息。而RernderThread把粒子點幾何化為一個4個頂點，2個面構成的單位正方形，渲染的時候基于粒子Pivot點的位置、旋轉和Size等信息把粒子的4個頂點計算并繪制出來。

FMeshBatch生成后，進入到MeshDrawCommand的構建階段。FMeshBatch與MeshDrawCommand可理解為一對n的關系，n的值取決于該Mesh會被多少個EMeshPass處理。比如，產生實時陰影的不透明Mesh會被DepthPass、CSMShadowDepth和BasePass 三個EMeshPass處理來分別構建MeshDrawCommand。

為什么需要定義不同的EMeshPass？不同的EMeshPass繪制關聯的頂點數據流，Shader和渲染狀態等不一樣，比如DepthPass的繪制只需要設置頂點位置數據流（PositionOnlyStream），關聯的Shader主要功能為Vertex的空間變換和Pixel的深度輸出，不用做光照計算等。

對粒子系統來說，一般不寫場景深度，不產生陰影，所以DepthPass和CSMShadowDepth的MeshDrawCommand構建過程會被過濾掉。BasePass的構建始于FMobileSceneRenderer::SetupMobileBasePassAfterShadowInit函數，在關聯好Shader，設置好TaskContext渲染狀態等之后，調用BuildMeshDrawCommands函數真正進行MeshDrawCommand的構建。

所有相關EMeshPass的MeshDrawCommand構建好之后，開始MeshDrawCommand的提交和繪制。BasePass的繪制始于FMobileSceneRenderer::RenderMobileBasePassBasePass函數，然后根據構建階段生成的TaskContext渲染狀態設置PipelineState，根據MeshDrawCommand關聯的頂點數據流設置StreamSource等，最后調用RHICmdList::DrawIndexedPrimitive完成繪制。

構建MeshDrawCommand階段引擎默認是渲染線程起Work線程來并發執行，可以設置Console命令r.MeshDrawCommands.ParallelPassSetup=0來關掉并發，最后的Mesh繪制可以設置r.RHIThread.Enable=0來關掉RHI線程平臺相關的繪制API的調用，這樣上述所有階段都在RenderThread依次順序執行，方便調試。

RenderThread部分調用示意圖

PS：UE4引擎的代碼量巨大，流程龐雜，單扣一個小細節就可能要研究上好幾天，想要用短短幾頁文字把渲染管線描述清楚難度很大，而且還需要一些寫作技巧使得描述不失偏頗，有點理解官網文檔的“言簡意賅”了（doge~~~

參考文獻：

Mesh Drawing Pipeline

Threaded Rendering

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ue4集合类型_UE4粒子系统渲染管线概述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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