隐藏面消除法—Forward Pixel Kill

1  简介

Forward pixel kill(FPK)是arm mali gpu中的一种隐藏面消除方法，对于不透明的物体，当按照从后往前的次序渲染时，可以改善性能；与early zs test不一样，early zs test是对于从前往后的次序渲染可以kill掉overdraw，由于实际情况中，我们很难保证应用中渲染的物体都是从前往后的顺序，对于复杂的场景这很难做到的也不可能做到，所以设计了FPK与early zs互补来提高gpu的性能。

Fig1.1

2  FPK必要条件

经过光栅化单元出来的fragment可以做zs test，当然也可以不做，完全由应用决定，打开zs test的API为glEnable(GL_DEPTH_TEST)，关闭则为glDisable；当enable了zs test后，Mali硬件有两个选项，early zs test和late zs test，这两个在硬件上公用一个zs unit，区别是early zs test会在fragment shader之前做，而late zs test是在fragment shading之后再做。如果一个fragment经过fragment shading之后被late zs test 干掉（kill）了，那么毫无疑问这个fragment shading就是白做了，所以对于不透明物体的渲染，优先选择做early zs test。

对于early zs test和late zs test的选择是由硬件根据不同的GL state来决定的。

那么什么情况下硬件的FPK才会起作用呢？需要满足以下的一些条件：

首先，必须通过了early zs test并做了early zs buffer更新的fragment才可以kill掉其他的fragment，想象一下如果一个通过了early zs test没有做depth buffer更新的fragment，如果在fragment shading时被discard掉了，那么这种fragment是肯定不能作为killer来干掉别人的；第二，每个fragment会有两种状态to kill和to be killed，to kill意为可以kill掉其他的fragment，to be killed意为该fragment可以被其他的fragment kill掉，只有当当前的fragment标记为to kill并且在同一位置的先进入FIFO队列的另一个fragment被标记为to be killed，这样后进入FIFO的fragment才能kill掉之前的fragment。

3  FPK作用方法

经过了early zs test的quad(2x2)会进入FIFO buffer队列（FPKQ），该buffer可以容纳256 个2x2的quad。这时候后进入FPKQ的被标记为 to kill的quad就会kill掉相同位置的先进入FPKQ的quad。被kill掉的quad就不会产生线程进入warp manager来做fragment shading。

4  小结

对于不会渲染到最终FBO上的primitive或者fragment，为了减少无用的操作，越早kill掉gpu的性能将会越好。因此，尽管FPK作为Mali tiled based deferred rendering的一种隐藏面消除方法，与early zs test共同作用提高了gpu的性能，但是作为一名应用开发者，请尽量采用front-to-back的顺序来渲染每一帧的每一个FBO。