云边笔记

先给结论#

Render Dependency Graph（RDG）让 Renderer 先声明“要做什么、读写什么”，再决定“怎样分配资源、插入同步并执行”。它的主要价值不是缩短 AddPass 代码，而是让引擎看见完整依赖后能够：

• 裁掉结果无人消费的 Pass；
• 延后物理资源分配并计算精确生命周期；
• 让生命周期不重叠的瞬态资源复用显存；
• 自动生成大部分 RHI Resource Transition、UAV Barrier 与跨队列同步；
• 安排 Graphics 与 Async Compute 的合法重叠；
• 统一 GPU Event、统计、验证和调试信息。

RDG 不负责以下事情：

• 它不是 D3D12、Vulkan 或 Metal 的替代品；
• 它不会自动让一个昂贵 Shader 变快；
• 标记 AsyncCompute 不保证硬件上出现重叠；
• 参数表里没有声明的隐藏资源访问，RDG 无法可靠推导；
• FRDGTextureRef 不是能跨帧保存的纹理所有权。

RDG 在 RHI 上面做什么#

一帧中可能有多个 Graph Builder 或嵌套在不同渲染工作流里的 Graph，不能把 RDG 理解成全引擎唯一的“全局帧图”。但对于一个 Builder，所有图内资源和 Pass 都必须遵守同一个构建—执行生命周期。

三个阶段：Setup、Compile、Execute#

最小 Compute Pass：依赖藏在参数表里#

1
BEGIN_SHADER_PARAMETER_STRUCT(FResearchPassParameters, )
2
    SHADER_PARAMETER_RDG_TEXTURE_SRV(Texture2D, InputTexture)
3
    SHADER_PARAMETER_RDG_TEXTURE_UAV(RWTexture2D<float4>, OutputTexture)
4
END_SHADER_PARAMETER_STRUCT()
5

6
FRDGTextureDesc OutputDesc = FRDGTextureDesc::Create2D(
7
    Input->Desc.Extent,
8
    PF_FloatRGBA,
9
    FClearValueBinding::Black,
10
    TexCreate_ShaderResource | TexCreate_UAV);
11

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FRDGTextureRef Output = GraphBuilder.CreateTexture(
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    OutputDesc,
14
    TEXT("Research.Output"));
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FResearchPassParameters* Parameters =
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    GraphBuilder.AllocParameters<FResearchPassParameters>();
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Parameters->InputTexture = GraphBuilder.CreateSRV(Input);
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Parameters->OutputTexture = GraphBuilder.CreateUAV(Output);
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TShaderMapRef<FResearchCS> ComputeShader(View.ShaderMap);
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FComputeShaderUtils::AddPass(
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    GraphBuilder,
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    RDG_EVENT_NAME("Research %dx%d", OutputDesc.Extent.X, OutputDesc.Extent.Y),
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    ComputeShader,
28
    Parameters,
29
    FComputeShaderUtils::GetGroupCount(OutputDesc.Extent, FIntPoint(8, 8)));

从这段参数表，RDG 可以知道：

1
Input：本 Pass 读取
2
Output：本 Pass 写入
3
→ Input 的生产者必须先完成
4
→ Output 的消费者必须后开始
5
→ 两者在执行时需要正确 Resource State

示例省略了 Shader 类定义、Permutation 和平台支持检查。真正实现应复用当前 Renderer 中同类 Pass 的 Shader 参数与工具函数。

Pass Parameters 是正确性的契约#

常用声明类型：

如果 Lambda 从全局变量、单例或捕获的裸 RHI 指针访问另一份资源，而参数表没有声明，可能造成：

• 生产者和消费者被错误重排；
• Pass 被错误裁剪；
• 缺少 Transition 或 UAV Barrier；
• 资源在使用前已被 Transient Aliasing 覆盖；
• Async Compute 与 Graphics 产生数据竞争。

“关闭 RDG Validation 后不报错”不能证明访问合法，只是移除了检查。

Pass Culling：为什么我的 Lambda 没有运行#

考虑这张图：

如果 Unused 没有消费者，Pass C 没有声明外部副作用，它可以被整体裁掉。Graph 通常从以下根节点向生产者回溯：

• 被提取或转为 External 的输出；
• 最终要 Present / Copy 到外部的输出；
• 明确不可裁剪且确实有外部副作用的 Pass；
• Builder / RHI 约定的其他 Root。

逻辑资源、物理资源与 Transient Aliasing#

假设两个 4K RGBA16F 临时纹理分别只在帧的前半和后半使用：

1
时间 ─────────────────────────────────────────→
2

3
TempA:  [创建][写入][读取][最后使用]
4
TempB:                              [创建][写入][读取][最后使用]
5

6
物理显存区间 X:
7
        [──────── TempA ────────][──────── TempB ────────]

只要生命周期不重叠、Descriptor 与平台约束允许，Transient Allocator 可以让两个逻辑资源复用同一物理区域。这是“显存别名”，不是两张纹理同时指向同一有效内容。

会延长生命周期并减少 Aliasing 机会的情况：

• 资源被很早创建、很晚才消费；
• Queue Extraction 让资源活到 Graph 外；
• Async Compute Pass 跨过较长的 Graphics 区间；
• 隐藏访问迫使开发者禁用优化；
• 不必要地把中间结果注册为 External；
• Capture / Debug 模式改变了 Transient 策略。

分析 RDG 显存时，资源像素尺寸之和不是实际峰值；要看同时存活集合和平台分配粒度。

External Resource：把 Graph 外资源带进来#

Swap Chain、Scene 历史、持久阴影缓存、跨帧 Temporal History 或其他系统拥有的 Pooled RHI 资源，不由当前 Graph 创建。它们需要注册成 External Resource：

1
FRDGTextureRef History = GraphBuilder.RegisterExternalTexture(
2
    PooledHistory,
3
    TEXT("Research.History"));

注册后，当前 Graph 可以跟踪它在本图内的访问与 Transition，但底层资源所有权仍在外部。还要明确：

• 进入 Graph 时的已知 Access / State；
• Graph 结束后外部消费者需要的最终 Access；
• 外部所有者保证资源覆盖整个 Graph 执行期；
• 多个 Graph 或队列之间的同步责任。

External 不等于“RDG 不再管理状态”，而是“生命周期所有权不属于本 Graph”。

Extraction：让图内结果活到图外#

如果当前 Graph 创建的结果要在 Execute() 之后使用，可排队提取：

1
TRefCountPtr<IPooledRenderTarget> ExtractedOutput;
2
GraphBuilder.QueueTextureExtraction(Output, &ExtractedOutput);
3

4
GraphBuilder.Execute();
5

6
// Execute 之后 ExtractedOutput 才由外部持有。

Extraction 会把资源变成 Graph 的可观察输出，因此：

• 生产它的 Pass 不再因无人消费而被裁掉；
• 物理资源不能在 Graph 内最后一次逻辑读取后立刻复用；
• 外部必须负责持有和后续状态 / 生命周期；
• 每帧无条件提取大纹理可能增加峰值显存。

若只是为了在同一个 Graph 的后续 Pass 使用，直接连接 FRDGTextureRef，不要提取再注册回来。

Barrier：RDG 自动化了什么#

GPU Resource 在不同使用方式之间通常需要状态转换与同步，例如：

1
UAV Write → Shader Resource Read
2
Render Target Write → Copy Source
3
Copy Dest → Shader Resource Read
4
Graphics Write → Async Compute Read
5
Async Compute Write → Graphics Read

RDG 根据参数声明和 Pass Flags 生成或合并：

• Texture / Buffer Transition；
• UAV Hazard Barrier；
• Graphics 与 Async Compute Queue Fence；
• Pass Prologue / Epilogue Barrier；
• 需要时的 Subresource 级状态跟踪。

自动化不表示 Barrier 免费。以下图形会产生同步压力：

• 资源在 UAV 与 SRV / RT 间高频来回切换；
• Graphics 和 Async Compute 交替读写同一资源；
• 很小的 Pass 被切得过碎；
• 全资源 Transition 代替可用的 Subresource 访问；
• Readback 或外部访问迫使 GPU / CPU 等待。

优化目标不是“Barrier 数量归零”，而是在正确性约束下减少不必要的状态抖动和队列等待。

Async Compute：有依赖不等于有重叠#

一个适合异步的拓扑可能是：

如果硬件有独立队列能力，C0 可能与 G1 重叠。但只给 Pass 加 ERDGPassFlags::AsyncCompute 仍不保证收益：

• G1 与 C0 可能竞争同一批 GPU Execution Units、Cache 或带宽；
• C0 输入太晚可用、输出又太早被 Join 消费，重叠窗口很窄；
• 跨队列 Transition 和 Fence 成本超过重叠收益；
• C0 本身太小，调度成本占主导；
• 平台将 Async Compute 串行化或不支持目标路径；
• Async 生命周期延长，增加 Transient Memory 峰值。

是否成功必须看 PIX、RenderDoc、RGP、Nsight 等平台时间线中的实际队列并发，不能只看 RDG Event 标注。

Pass Flags 速查#

Flag 可以组合，合法组合与精确语义以 UE 5.8 ERDGPassFlags 注释为准。

Lambda 捕获与分配生命周期#

下面这些代码在 Setup 阶段结束时，Pass 还可能没有执行：

1
FLocalData Local;
2

3
GraphBuilder.AddPass(
4
    RDG_EVENT_NAME("BadCapture"),
5
    Parameters,
6
    ERDGPassFlags::Compute,
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    [&Local](FRHIComputeCommandList& RHICmdList)
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    {
9
        // 若 Execute 发生在 Local 生命周期之后，这个引用已悬空。
10
    });

安全原则：

• 小型不可变 POD 值捕获；
• Shader Parameters 用 GraphBuilder.AllocParameters；
• 需要与 Graph 同寿命的数组 / 对象使用 Builder 提供的分配工具；
• 不捕获临时栈对象引用；
• 不在成员变量中保存 FRDGTextureRef 跨 Graph 使用；
• Pass 可能被裁掉，不把必须发生的 CPU 副作用塞进 Lambda。

GraphBuilder.Alloc* 的内存服务于 Graph 生命周期，不应在 Execute() 之后交给外部长期持有。

Raster Pass 的资源声明#

Raster Pass 常在参数结构里使用：

1
BEGIN_SHADER_PARAMETER_STRUCT(FResearchRasterParameters, )
2
    SHADER_PARAMETER_STRUCT_REF(FViewUniformShaderParameters, View)
3
    SHADER_PARAMETER_RDG_TEXTURE(Texture2D, InputTexture)
4
    RENDER_TARGET_BINDING_SLOTS()
5
END_SHADER_PARAMETER_STRUCT()
6

7
Parameters->RenderTargets[0] = FRenderTargetBinding(
8
    Output,
9
    ERenderTargetLoadAction::ENoAction);

Load Action 是依赖的一部分：

• ELoad 表示保留并读取已有 Attachment 内容；
• EClear 表示以声明的 Clear Value 初始化；
• ENoAction 表示旧内容不需要保留。

错误地使用 ELoad 会引入不必要带宽与依赖；错误地使用 ENoAction 却在 Shader 中依赖旧内容，会产生未定义结果。

调试工具#

1
RDG_EVENT_SCOPE(GraphBuilder, "ResearchPipeline");
2
RDG_GPU_STAT_SCOPE(GraphBuilder, ResearchPipeline);
3

4
FRDGTextureRef Output = GraphBuilder.CreateTexture(
5
    Desc,
6
    TEXT("Research.Output"));

六个可证伪实验#

源码阅读地图#

跟一个真实 Pass 时按以下顺序：

1
调用方创建资源
2
  → Parameters 声明读写
3
  → AddPass / Helper
4
  → 下游消费者
5
  → Graph Compile 中的依赖与 Lifetime
6
  → Pass Execute Lambda
7
  → RHI Command
8
  → GPU Capture Event 与资源状态

故障定位表#

本篇建立的心智模型#

1
Renderer 声明 Pass Parameters
2
  → RDG 得到资源 Read / Write 边
3
      → 从外部输出回溯并裁剪
4
      → 计算 Logical Resource Lifetime
5
      → 分配 / Alias Transient Memory
6
      → 安排 Transition、UAV Barrier、Queue Fence
7
      → 执行 Pass Lambda
8
          → RHI Command List
9
              → Graphics / Compute / Copy Queue

下一篇把 RDG 放回完整 Deferred Frame：逐项跟踪 Depth、GBuffer、Velocity、Shadows、Lighting、Translucency、TSR 与 Tonemap 的输入输出，建立一份能与 GPU Capture 对照的 Pass 地图。

官方资料#

• Render Dependency Graph
• FRDGBuilder API
• ERDGPassFlags API
• FRDGTexture API
• Render Graph Utils API
• EpicGames/UnrealEngine（需要 Epic 与 GitHub 账号授权）