2025年10月21日

底层API上的Mesh Shader和Meshlet支持

在Evergine的最新稳定版本中，我们扩展了引擎内的Shader Model支持。我们已从Shader Model 6.3（上一版本）升级到Shader Model 6.7，这使我们能够在着色器中利用更广泛的指令集。

但本次更新最令人兴奋的部分是，它为在Evergine的底层实现Mesh Shader打开了大门，并提供了一个已在DirectX 12和Vulkan中工作的统一接口。

什么是 Mesh Shader？

Mesh Shader 的概念由 NVIDIA 于 2018 年提出，但直到 2020 年才随 DirectX 12 Ultimate 实现，随后不久作为 Vulkan 的扩展实现。

这一新管线提出将可渲染网格划分为称为 meshlet 的小片段，从而支持非常有趣的优化：

换言之：Mesh Shader 重新思考了几何体在 GPU 上的生成和处理方式，用一种更紧凑、更灵活的流程取代了传统光栅化管线的部分环节。

经典光栅化管线包含 3 个固定功能阶段和 5 个可编程阶段，而采用 Mesh Shader 的新管线则简化为 2 个固定功能阶段和 3 个可编程阶段。

像素着色器在两种管线中仍然存在，但关键区别在于几何体生成，其中出现了两个新阶段：

为了说明其工作原理，在 Evergine 中，你只需要一个 Mesh Shader 和一个像素着色器即可绘制一个三角形。

结果：

Mesh Shader 定义了三个顶点及其位置和颜色，并指定了三角剖分的索引。与传统的顶点着色器、几何着色器和外壳着色器不同，这里我们拥有更大的自由度，包括可以自动将网格细分为 meshlet。

Meshlet 是一小组顶点和三角形 （理想情况下为 64 个顶点和 126 个三角形），GPU 可以非常高效地处理它们。

为了自动生成这些组，目前有多个库可用，但已成为行业标准的是 MeshOptimizer（由 Arseny Kapoulkine 开发）。

在 Evergine 中，我们为这个库创建了一个 C# 绑定，以 NuGet 包的形式提供，让你可以轻松地将网格细分为 meshlet。

使用我们绑定的示例：

网格细分完成后，着色器可以解包 meshlet 数据并进行最优渲染。

我们从 meshlet 集合渲染网格的 Mesh Shader 如下：

Task Shader：高效剔除

Task Shader 是可选的，但特别有趣，因为它允许我们决定将哪些 meshlet 发送到 Mesh Shader 阶段。

这使得实现 遮挡剔除 技术变得非常容易，仅渲染可见的 meshlet。在包含大量对象的大型场景中，资源节省可能非常显著。

示例：一个 Task Shader，它丢弃屏幕左侧的所有 meshlet，仅渲染右半部分的 meshlet。

演示与开源

采用 Mesh Shader 的新管线已在 Evergine 的底层可用，你可以立即在 DX12 和 Vulkan 中开始试验。

你可以从我们的仓库下载本文所用演示的完整源代码：

其中还包含了将网格细分为 meshlet 并使用此新管线进行渲染的其他示例。

Mesh Shader 的到来对 Evergine 而言是非常重要的一步，使其能够充分利用现代 GPU。借助这项技术，你可以更高效地渲染更多几何体，并且还拥有像我们的 MeshOptimizer 绑定这样的工具，可以立即开始使用 meshlet。

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