Интерпретация результатов
Вершинные и тесселяционные шейдеры связывают деформацию с геометрией меша через карту высот. Это даёт чёткие следы и LOD на GPU, но увеличивает нагрузку на геометрический этап и число draw calls.
Результаты главы 3 показывают типичный для баланса между классическими и более современными подходами
Вершинные и тесселяционные шейдеры связывают деформацию с геометрией меша через карту высот; это даёт чёткие следы и LOD на GPU, но увеличивает нагрузку на геометрический этап и число draw calls.
Пиксельные шейдеры фиксируют деформацию в текстурном пространстве (альбедо, нормали, blending), что проще, но при жёстких требованиях к PBR и теням вершинные техники лучше обеспечивают отсутствие стыков [11, 13].
Геометрический шейдер выступает как вспомогательная стадия для дополнительных эффектов (снежные комья, обломки), но в тяжёлых сценах уступает тесселяции и compute [8, 11].
Отдельно рассмотрены compute- и mesh- шейдеры — они в работе не реализованы, но задают теоретический горизонт
Compute-шейдер не является частью графического конвейера: он не входит в цепочку application → geometry → rasterization → pixel, а представляет собой отдельный механизм запуска вычислительных групп на GPU [6, 8, 11].
Он работает как «параллельный контур», использует те же ресурсы (текстуры, буферы), но вызывается вне фиксированных стадий отрисовки.
В задаче деформируемого снега compute применяют для обновления карты высот, фильтрации, моделирования сползания; данные хранятся как UAV или RenderTexture в VRAM, без копирования через CPU [11, 19]. Это снижает нагрузку на CPU и синхронизации, улучшая FPS и FPS 1% low [9].
Mesh-шейдеры, напротив, заменяют привычные vertex/geometry на той же геометрической стадии конвейера. В DirectX 12 и Vulkan mesh-стадия — это пара task/mesh-шейдеров; по сути это новое поколение геометрического этапа с meshlets и гибким culling [15, 21].
Для деформируемого снега это позволяет динамически менять плотность геометрии в зоне взаимодействия и отбрасывать невидимые участки до растеризации.
Рекомендации
При приоритете переносимости (включая старые GPU и мобильные платформы) разумна комбинация вершинного, тесселяционнго и пиксельного слоя — она даёт физически правдоподобную геометрию следов при приемлемом числе draw calls[8, 10]
Если в проекте приоритет на качестве симуляции деформируемых объектов и плотного взаимодействия с ними целесообразен compute-подход: карта деформации поддерживается на GPU (следы, копание, восстановление через Dispatch), CPU лишь передаёт события; визуал остаётся на vertex/pixel, читающих DeformMap из видеопамяти [6, 11].
Mesh-шейдеры — перспектива для больших сцен и новых платформ; для cozy-игры с умеренной сценой обычно избыточны, в том числе ввиду ограничения платформ и целевой аудитории [21].
Для гибридных сцен оптимально: compute или GPU-blit для карты деформаций, vertex/tessellation/pixel для визуала, geometry — точечно для эффектов (обломки, всплески снега).
Ограничения
Compute и mesh не реализованы и не замерены; выводы опираются на литературу (Hanák, GPU Pro/GPU Zen, GPUOpen) и анализ литературы [11, 15, 19, 21].
Ограничения главы 2 распространяются и сюда: mesh зависит от API и поддержки в Unity, на других конфигурациях (мобильные GPU, консоли) выигрыш compute/mesh может существенно отличаться [9, 16].
Объект исследования — компактная cozy-сцена; mesh наиболее выгоден на больших сценах со сложной видимостью [21].
Заключение
Комбинация vertex, tessellation, geometry и pixel позволяет построить гибридную сцену, удовлетворяющую критериям «идеальной сцены».
Compute — следующий шаг для переноса логики деформации на GPU; mesh — опция масштабирования геометрии на поддерживаемых платформах.
Рациональная стратегия: довести гибридную сцену до зрелого состояния, затем внедрить compute для DeformMap и, при необходимости, рассмотреть mesh-конвейер.
Nießner M. et al. Real‐time rendering techniques with hardware tessellation //Computer Graphics Forum. — 2016. — Т. 35. — №. 1. — С. 113-137.
James O. et al. Gravitational lensing by spinning black holes in astrophysics, and in the movie Interstellar //Classical and Quantum Gravity. — 2015. — Т. 32. — №. 6. — С. 065001.
Upstill S. RenderMan Companion: A Programmer’s Guide to Realistic Computer Graphics. — Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc., 1989.
Peddie J. Famous Graphics Chips: IBM’s professional graphics, the PGC and 8514/A //IEEE Computer Society, https://www. computer. org/publications/tech-news/chasing-pixels/Famous-Graphics-Chips-IBMs-professional-graphics-the-PGC-and-8514A. — 2021.
Luebke D., Humphreys G. How gpus work //Computer. — 2007. — Т. 40. — №. 2. — С. 96-100.
Owens J. D. et al. GPU computing //Proceedings of the IEEE. — 2008. — Т. 96. — №. 5. — С. 879-899.
Mark W. R. et al. Cg: A system for programming graphics hardware in a C-like language //ACM SIGGRAPH 2003 Papers. — 2003. — С. 896-907.
Akenine-Moller T., Haines E., Hoffman N. Real-time rendering. — AK Peters/crc Press, 2019.
Lustig D., Martonosi M. Reducing GPU offload latency via fine-grained CPU-GPU synchronization //2013 IEEE 19th International Symposium on High Performance Computer Architecture (HPCA). — IEEE, 2013. — С. 354-365.
Unity. Optimizing draw calls. Unity Documentation. URL: https://docs.unity3d.com/Manual/optimizing-draw-calls.html
Hanák D. Real-time Snow Deformation: дис. — Master’s thesis, Department of Informatics, University of Masarykiana, 2021. 15, 2021.
Crause J., Flower A., Marais P. A system for real-time deformable terrain //Proceedings of the South African Institute of Computer Scientists and Information Technologists Conference on Knowledge, Innovation and Leadership in a Diverse, Multidisciplinary Environment. — 2011. — С. 77-86.
Krzywinska T. et al. Coziness in games: Second homes, audiences, and esthetics //Games and Culture. — 2025. — С. 15554120241310920.
Kovalovs A. Volumetric effects of the last of us: Part two //Special Interest Group on Computer Graphics and Interactive Techniques Conference Talks. — 2020. — С. 1-2.
Microsoft. Graphics pipeline. Direct3D 11. Microsoft Learn. URL: https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/direct3d11/overviews-direct3d-11-graphics-pipeline
Unity Documentation. Universal Render Pipeline, Rendering, Profiler, Draw calls, Optimizing draw calls. URL: https://docs.unity3d.com/
Громыко Ю. В. Метапредмет «Проблема» //ЮВ Громыко. — 1998.
Громыко Ю. В. Метапредмет «Знак». — 2001. — 288 с.
Michels A. K., Sikachev P. Deferred Snow Deformation in Rise of the Tomb Raider //GPU Pro 360: Guide to Geometry Manipulation. — CRC Press, 2016. — С. 283-296.
Direct3D 11 Details Part II: Tessellation // Real-Time Rendering. URL: https://www.realtimerendering.com/blog/direct3d-11-details-part-ii-tessellation/
From vertex shader to mesh shader // AMD GPUOpen. URL: https://gpuopen.com/learn/mesh_shaders/mesh_shaders-from_vertex_shader_to_mesh_shader/ (дата обращения: 06.03.2025);
Horizon Forbidden West — Guerrilla Games — 2022
Red Dead Redemption 2 — Rockstar Games — 2018
Hozy — Come On Studio — 2026
Farming Simulator 25 — GIANTS Software — 2024