Intro
UE5 已经 release 很久了，为了解当时看起来很酷炫的特性在正式游戏中的应用情况，这里追踪了 Remnant2 以及 RoboCop 的渲染情况。为获得尽可能真实可信的数据，以下抓帧时的数据均在关闭了诸如 DLSS 之类的超分技术和动态分辨率，中画质 1080p 且关闭垂直同步的情况下获取。
硬件环境：
- i7-10700 2.90GHz
- NVIDIA RTX 2060
Remnant2
Remnant2 中对新特性的使用非常保守，仅开启了 Nanite。抓帧的位置是新游戏的出生点，具有较多的植被，部分数冠的顶点数非常多。在该场景的 BasePass 中可以看到，所有的 Draw 都来自于 Nanite。
| Pass | Number | GPU Time1 |
|---|---|---|
| PrePass | 357 | 3.96 |
| BasePass | 453 | 2.92 |
| ShadowDepth | 485 | 15.36 |
| Translucent | 60 | 0.12 |
Virtual Shadow Map
根据 Overview 中的表格，ShadowDepth 占用了最多的 GPU 时间，而且 PrePass 耗时也超过了 BasePass，可见整个场景的瓶颈在于顶点数过多。
在开启了 Nanite 的情况下，Remnant2 将启用 VSM 的选项放在了设置的图形菜单中，将开启与否的选择权交给了玩家。
该选项就是开启 VSM
根据官方文档中所说2，Nanite几何体始终渲染到虚拟阴影贴图，是性能最高的选项，可提供最高质量。然而这个游戏中并没有默认开启 VSM。
关闭 VSM 后的 Shadow Map 是多个 1024 x 1024 的并到一个大的 Shadow Map 中，此处有七个投射阴影的光源。手动开启 VSM 后，发现渲染线程时间和 GPU 时间均获得了近 2 ms 左右的提升。VSM 的 PagePool 大小为 16384 x 1024。
从抓帧的数据来看，耗时较高的几个 DrawCall 都是来自于 ShadowDepth Pass 中，考虑下面的这个 DrawCall:
某个 PLA 的 ShadowDepth
直接使用了 LOD 0 的 Mesh 去投射阴影，除了这个 DrawCall 外还有许多零碎的小物件，这些都增加了 ShadowDepth 的负荷。针对这种情况，通常的方案是使用代理网格或是低级的 LOD 来投射阴影。如果是因为 ShadowMap 的分辨率问题导致的 Cache miss 还要考虑 ShadowMap 的压缩。
Unreal 中提供了多种阴影方案，这个游戏中也使用了不止一种，这里仅考虑高顶点数造成瓶颈的问题。
Nanite
开启与关闭 Nanite，Stats 信息中的 Prims 数量有着巨大的差别，这是因为开启 Nanite 后，GNumPrimitivesDrawnRHI 中没有统计 Nanite 的图元数量，如果需要观测 Nanite 的情况，需要使用 r.Nanite.ShowStats 来开启 Nanite 的 Stats 面板。
Nanite 效果最为明显的是树冠，下面的树的 Nanite Fallback Mesh 有 256,891 个顶点，在 PrePass, BasePass 以及 ShadowDepth 均有较高的耗时。
Nsight 中树的 Geometry
Lumen
根据工作室采访时所说3，Remnant2 中并没有使用 Lumen，通过导出的设置来看，Mesh 也没有生成 SDF。取而代之的是 Unreal 5.x 中的 Fallback 方案，即使用了 SSGI 的方式模拟全局光，而且是半分辨率的 SSGI。
严格来说，开启 GI 后，AO 的开启与否是需要讨论的。一方面是因为 GI 已经提供了具有真实感的光照和阴影，另一方面是因为当前的 GI 方案并不完善，总是存在没有捕捉到的地方，尤其是对 SSGI 而言。因此在角落、拐角、裂缝等处的 AO 依然是必要的。
所以 SSGI + DFAO + SSR 可以作为一个 Lumen 的替代方案。不过，上个月的 Unreal Fest Day4 中，Epic 的一位老哥给给出了这样的建议：
详情见油管视频 52min47s
即关闭 GI 用 AO + SSR 作为 Fallback 方案，回归原先 4.x 的管线。
RoboCop
RoboCop 使用了 UE5 所有的新特性，是非常标准的 5.x 的游戏。抓帧的位置同样来自游戏的出生点，场景是位于小巷中，因此顶点数不像前者那么多，地面的积水部分比较能反映 Lumen 的效果。
Virtual Shadow Map
VSM 的 PhysicalPagePool 在引擎中默认的分辨率是 16384 x 4096，RoboCop 里使用的是 16384 x 2048，最大的 Page 限定在 512，Page 大小不够会造成 Page Pool Overflow 使阴影消失/变为块状，后台打开抓帧的 Renderdoc 时很容易可以重现这种情景。
此处有 7 处投射阴影的动态光源，因此在关闭 VSM 后绘制了 7 张 512 x 512 的 Shadow Map。在关闭 VSM 后，阴影质量被设为了最低，512 的分辨率对于 Shadow Map 来说非常低，但是抓帧的这个场景比较黑看不出来差别。
在显存比较吃紧的低端设备，可以关掉 VSM，回到 CSM。
Nanite
除了目前尚不支持的对蒙皮网格、透明物件的渲染以及贴花以外，场景中的 Mesh 几乎都使用了 Nanite。但是不同于前者，在全局关掉 Nanite 的支持后，没有使用 Fallback Mesh 替代，应该是修改了 ProxyRenderMode。
而且这个游戏也允许走软光栅的（一般是应用了 WPO 的材质） Mesh 进入 Shadow Pass。
Lumen
Lumen 的耗时在我的机器上是 5.4 ms 左右，按照 Epic 老哥的说法4，在 60 fps 下 Lumen 的 Budget 应该限制在 4 ms, 在 30 fps 下应该限制在 8 ms。
下面的反射使用了较为粗糙的追踪，应该是关掉了 TraceMeshSDFs。
在使用 GI 的情况下，可以考虑仅改变不同的反射方法进行性能分级。这里是两个不同的反射方法的效果对比（Lumen vs SSR）：
Comparsion of Lumen and SSR (1)
Comparsion of Lumen and SSR (2)
RoboCop 的 DiffuseIndirect 进行了下采样，在中高画质下均开启了 Lumen，在低画质下关掉了 GI，也关掉了反射。
其他
有些其他的发现，比如 RoboCop 中的角色皮肤使用了半分辨率的次表面散射。对于 SceneColor 的格式，Remnant2 使用了 RGBA，而 RoboCop 使用了 RGB + SeparateTranslucency。
对 RoboCop 有一点体验不佳的是，在第一次启动游戏构建 PSO 时没有任何提示页面，有一段很长时间的卡顿。XGP 版本的 Lies of P 则是另一个问题，每次启动都有重编 PSO 的界面，猜测应该是个 bug。
Summary
UE5 的新特性的使用是建立在硬件规格的提升之上的，目前看来在 Nanite + Lumen + VSM + TSR/DLSS/FSR/XeSS 这样一个体系下，才能取得最佳效果。
图片来自 Unreal Fest Day 2 | Livestream 2 Pt. 25
References
GPU Time 来自 Nsight 中的数据，具体到某一 Pass 并不准确，相对大小可供参考。 ↩
Remnant II Is Powered by UE5, Though It Doesn’t Use Lumen Yet ↩