準備好，中文互聯網終于有人開始嚴肅地討論 VR 技術了。純干貨文章，直奔主題。

VR 渲染的難點是什么？

左眼和右眼看到的場景是不同的，因此同樣的 API 需要調用兩次。以 Oculus DK2 為例，頭戴顯示器分辨率為 1920 X 1080，viewport 均分為左右兩部分，各為 960 X 1080。這意味著 CPU 和 GPU 的工作量相比傳統三維游戲都要增加，如何降低額外的一次繪制的開銷是這篇文章的重點。
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VR 地獄有幾層？

先來四層：

整個場景畫兩次：先繪制左眼看到的場景，然后繪制右眼看到的場景。

每個物體畫兩次：對于場景中的物體依次繪制，物體 1 左眼 -> 物體 1 右眼 -> 物體 2 左眼 -> 物體 2 右眼 -> 按照左右左右的順序繪制。

硬件 Geometry Shader 技術：只繪制一次，用硬件 Geometry Shader 生成左右兩個場景。

硬件 Instancing 技術：只繪制一次，用 instancing 技術生成左右兩個場景。

第一層：整個場景畫兩次

優點 － 最容易實現

缺點 － 效率低下，不論是 CPU 還是 GPU。
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左眼渲染結束后，同樣的 API 在右眼部分依然需要重復。

第二層：每個物體畫兩次

優點 － 容易實現，可顯著降低 API 調用，域名貼圖、Shader、頂點緩存等不用修改。

SV_ViewportIndex 可以用于選擇多個 Viewport。

缺點 － draw call 依然存在重復。

僅僅需要修改右眼的攝像機的狀態（View Matrix）和 視口（Viewport）。

第三層：硬件 Geometry Shader 技術

優點 － 看上去很美，硬件加速，不需要重復 API 調用。

缺點 － 需要修改 Shader 流水線以支持 GS，同時部分硬件平臺不支持 GS，而且 GS 的效率非常糟糕（某顯卡：怪我咯）！
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第四層：硬件 Instancing 技術

優點 － 不涉及額外的狀態切換，比 GS 快三倍！

缺點 － 不支持兩只眼睛渲染到不同到 render target 上（暫時不是問題），同時老版本的 GLES 不支持

Instancing。Instancing 的特點是 CPU 只上傳一次頂點數據，讓 GPU 批量渲染多次。也就是場景中所有物體的 Vertex Buffer、Index Buffer、Texture 以及渲染狀態只設置一次，一個物體也僅僅 draw 一次。

但是前面提到左右眼的 View Matrix 和 Viewport 是不同的，只 draw 一次怎么解決這個問題呢？
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float4x4 WorldToEyeClipMatrix[2]; // 由 VR 設備的 SDK 獲取

float4 EyeClipEdge[2]={(-1,0,0,1), (1,0,0,1)};

float EyeOffsetScale[2]={0.5,-0.5};

uint eyeIndex = SV_InstanceID & 1; // 最低位作為眼睛的索引值：0 為左眼，1 為右眼。

float4 clipPos = worldPos * WorldToEyeClipMatrix[eyeIndex];

SV_CullDistanceOut.x = SV_ClipDistanceOut.x = clipPos · EyeClipEdge[eyeIndex];

clipPos.x *= 0.5; // 渲染范圍的寬度縮小一半

clipPos.x += EyeOffsetScale[eyeIndex] * clipPos.w; // 根據是左眼 or 右眼來向左 or 向右移動

clipPositionOut = clipPos;

復制代碼

正確答案是這段 HLSL Vertex Shader 偽代碼，詳細的解釋留待下一篇文章。

總共十八層的地獄，小張只探索到第四層，等大家打怪練級經驗漲上去了，后續關卡會依次開放。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的加速 VR 渲染地狱难度进阶篇：降低图形 API 调用次数的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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