hardware pipeline 的大阶段顺序不是 PSO 决定的，而是由 GPU graphics pipeline 类型本身决定的；PSO 决定的是这次 draw 在这条既定阶段链上，各阶段用什么程序、什么状态、哪些阶段启用。

也就是说，像：

IA -> VS -> HS/DS -> GS -> Raster -> PS -> OM

这条“骨架顺序”本身不是 PSO 发明出来的。
它是 graphics pipeline 的结构。
PSO 做的是给这条结构填具体配置。

例如：

• VS 用哪个 shader bytecode

• 有没有 HS/DS

• 有没有 GS

• Rasterizer state 是什么

• DepthStencil state 是什么

• Blend state 是什么

• Primitive topology 类型是什么

• Render target format / depth format 是什么

所以 PSO 更像：

对一次图元批处理的完整图形执行契约

更准确应该说：

PSO 包含 shader 编译产物，但 PSO 本身不是 HLSL 直接编译结果。

因为 HLSL 编译出来的首先是 shader bytecode / DXIL 之类的阶段程序。
而 PSO 是在 API 层把这些 shader bytecode 和固定功能状态一起封装成的对象。

拿 DX12 的语义说更清楚：

HLSL 编译产物通常是：

• VS bytecode

• PS bytecode

• 可能还有 HS/DS/GS/CS/MS/AS bytecode

然后创建 PSO 时，再把这些东西连同：

• BlendState

• RasterizerState

• DepthStencilState

• SampleMask

• RTV/DSV formats

• Primitive topology type

• Root Signature
  一起提交给驱动，形成 ID3D12PipelineState。

所以关系更像是：

HLSL -> shader bytecode
然后
shader bytecode + fixed-function states + layout contract -> PSO

不是：

HLSL -> PSO

这点很重要，因为它解释了为什么同一份 shader bytecode 可能对应多个 PSO。
例如同一个 VS/PS，如果你改：

• blend state

• depth state

• render target format

• rasterizer state

那通常就是不同 PSO 了，即使 shader 代码根本没变。

Epic 在把材质系统从“少数几个固定模式的经验型开关”，重构成“更接近真实光学行为、也更利于渲染路径优化的声明式系统”。UE 5.7 里，Substrate 已经是 production-ready，并且默认启用；官方明确把它描述为用更模块化、物理基础更强的框架，去替代过去那套固定 shading model / blend mode 组合。名字变长、变细，正说明设计目标已经从“给美术一个大概能用的几档选项”，转成“明确告诉渲染器：这个材质到底是在做覆盖、遮罩、加法、预乘合成，还是在做灰度透射、彩色透射”。UE 5.7 官方文档对 Blend Mode 的定义仍然是“当前材质如何和背景像素混合”，但 Substrate 文档同时强调它要表达更真实的 BSDF / 层叠 / 透射行为，而不是只靠过去那种粗粒度枚举。

底层架构的根本性变革

• 核心变化：对 GBuffer (几何缓冲区) 的完全重新配置。
• 传统延迟渲染：使用固定的 GBuffer 布局，每个通道（RT）存储特定的信息（如 BaseColor、Normal、Roughness 等）。
• Substrate 的方法：抛弃了固定布局，转而将材质属性打包存储在紧凑的 GPU 缓冲区 (Packed GPU Buffers) 中。这是一种更灵活、更具扩展性的数据结构，为复杂的材质分层提供了基础。

自适应 GBuffer (Adaptive GBuffer)

• 目标平台: 设计为 Shader Model 6 (SM6) 平台（如 PC SM6、PS5、Xbox Series）的新默认模式。
• 实现方式: 使用一组 位打包的 UAV (Bitpacked Unordered Access Views) 来逐像素编码 Substrate 数据。
• 功能:
  • 解锁 Substrate 的所有高级功能，包括闭包混合 (closure blending) 和逐像素材质拓扑 (per-pixel material topology)。
  • 提供了系统的全部灵活性和表现力。
• 注意事项:
  • 由于数据是打包存储的，不支持硬件混合。
  • 这一限制导致 DBuffer Decals 成为使用自适应 GBuffer 时唯一可用的贴花方法。

打破传统固定着色模型（Shading Models）的限制，实现更真实、更灵活、可分层的材质渲染 。模块化的方式组合不同的材质层（Slabs），不再局限于原有的“漫反射+高光+粗糙度”单层模式。

改变了材质的描述方式 ，从“硬编码的着色模型”转变为“基于Slab（薄片）的参数化堆叠系统” 。传统材质（Default Lit）是一个预定义的、单一的BRDF（双向反射分布函数）。而 Substrate 引入了 Slab（薄片） 的概念，材质不再是一个扁平的结构，而是像堆汉堡一样，允许将多个 Slab 节点组合、层叠（Layer）或混合（Mix）在一起。完美处理多层材质之间光的透射、吸收和散射。通过使用垂直堆叠（Vertical Layering），系统会自动计算第一层表面对第二层表面的遮挡和混合。这意味着可以轻松制作出珍珠、泡沫、清漆木材等具有复杂光线流转的材质。采用了“基于物理的组件化(Modular)策略” 。这让艺术家可以用更简单、更符合物理直觉的层级节点来描述极其复杂的真实材质，而不再被传统引擎的单个高光+漫反射模型所束缚 。传统材质系统区分不透明材质和透明材质（Translucent）。Substrate 将不透明和透明材质统一在同一个结构中，使得制作如“次表面散射的清漆金属”等跨模式材质成为可能。Substrate 允许用户通过节点图（Material Graph）将多个不同的材质描述按层堆叠。这与传统材质最大的不同在于，复杂材质不再是一个固定的着色模型 ，而是由多个基础层混合而成的复杂结构。节点式混合： 用户可以利用 Substrate Slab 节点和运算符节点（如 VerticalLayer 、HorizontalBlend ）层层混合。例如，一个汽车漆材质可以是：一层透明清漆（Clear Coat） + 一层金属基底（Metal Base） + 一层汽车漆底色（Car Paint Base）。

stained glass 需要的是“彩色透射”，不是简单 alpha 混合；而普通半透明 UI 更接近 compositing 语义。Colored Translucent Shadows / transmittance 相关文档，说明他们是在把“透过去的光是什么颜色、如何投影”单独建模。材质语义更稳定地映射到底层渲染路径。Blend mode 不是纯 UI 选项，它直接决定哪些 material input 生效、走哪些 pass、能否参与某些光照/阴影路径。AlphaComposite、AlphaHoldout、不同 transmittance 形式拆开，本质是在减少歧义，让引擎知道你究竟要哪种数学混合和哪种光学行为。兼容历史，同时逐步迁移。你搜到的 API 页面里其实还能看到一些隐藏别名，例如 BLEND_TranslucentGreyTransmittance = BLEND_Translucent、BLEND_ColoredTransmittanceOnly = BLEND_Modulate 这样的映射痕迹。这说明 Epic 没有完全推翻旧 enum，而是在保留底层兼容的同时，把编辑器和 Substrate 语义往新模型上迁移。所以你会感觉“菜单长得不一样、术语也更学术”，但底层有一部分仍是对旧模式的语义重包装。

旧方案的问题是：
一个选项名字短，但语义过载；
美术靠经验试错，不知道自己选的是“混合方式”还是“透光模型”；
渲染后端很难根据一个含糊的 Translucent 推断最优路径。新方案的问题则相反：学习成本更高，但语义清楚，长期更适合 Substrate 这种 BSDF/层系统。UE 不再把材质面板当“效果快捷菜单”，而是当“渲染意图声明接口”。这很像从老式 fixed-function 风格 UI，转向更接近 render graph / explicit pipeline state 的思想。

Blend Mode 不只是“怎么混颜色”，而是一个高层语义标签，同时在声明三件事：

1. 像素级混合算子（compositing operator）

2. 光是否穿透（transmittance vs coverage）

3. 是否参与光照/阴影/能量守恒路径

也就是说，它已经从“屏幕空间混合公式选择器”，变成“光学+管线行为的联合描述”。

• Coverage（覆盖）
  → 物体要么挡住光，要么不挡（binary or masked）
  → 典型：Opaque / Masked
  → 对应 几何可见性（visibility）问题

• Transmittance（透射）
  → 光穿过物体，被吸收/染色
  → 典型：TranslucentGrey / ColoredTransmittance
  → 对应 参与介质（participating media）问题

混合公式背后的物理含义：

• Additive
  → 能量只增加（emissive-like）
  → 不守恒（典型 VFX）

• AlphaComposite（Premultiplied）
  → 标准 Porter-Duff compositing
  → 假设 alpha = coverage

• Transmittance
  → Beer–Lambert 类模型（近似）
  → alpha ≈ 吸收系数

这一步的本质是：

从“图像合成公式” → “光能如何流动”

不同模式会决定：

• 是否写 GBuffer

• 是否参与 deferred lighting

• 是否有 shadow / GI / reflection

例如：

• Opaque → 完整参与

• Translucent → 单独 forward path / lighting approximation

• Transmittance → 可能影响 shadow color（colored shadow）

Substrate 的目标是：

BSDF + layer + transmission 的组合系统

如果 blend mode 语义不清：

• 无法正确组合 BSDF

• 无法优化 shader permutation

• 无法做 render graph 级别裁剪

blend mode ue5.7这套分类其实对应三个经典理论来源：

---

1. 渲染方程拆解（Kajiya）

把表面行为拆成：

• 反射（BRDF）

• 透射（BTDF）

• 吸收（extinction）

现在 UE 的做法是：

Blend Mode 负责告诉你：有没有 BTDF / extinction

2. Beer–Lambert Law（透射）

Transmittance 类模式，本质在表达：

T=e−σdT = e^{-\sigma d}T=e−σd

UE 没完全物理，但语义已经对齐：

• GreyTransmittance → scalar absorption

• ColoredTransmittance → wavelength dependent

3. Porter–Duff Compositing

AlphaComposite / Holdout 属于：

• 图像合成规则（coverage domain）

• 与物理光传输无关

UE 现在是明确区分：

“这是 compositing 语义，不是光学语义”

现在的 Blend Mode 可以这样理解：

它定义的是：这个材质在 可见性（coverage） / 光传输（transmittance） / 合成规则（compositing） / 光照参与方式 四个维度上的组合状态。

UE 的视口默认渲染路径对材质做了多层光照/后处理叠加。你只贴了 BaseColor，但 viewport 里走的是完整 shading pipeline。

GBuffer(BaseColor, Normal, Roughness, etc.)
↓
Light Accumulation（方向光 / 环境光 / Skylight / IBL）
↓
Shading = Diffuse + Specular

即：

FinalColor ≠ BaseColor
FinalColor = BaseColor * Lighting + Specular + Indirect

你现在看到“灰掉”的原因主要是：

• Skylight / HDRI 参与了 diffuse

• 默认 tone 偏低（ACES）

• 没有 unlit → 被物理光照压暗

不知道该效果属于哪个成本域。
你至少得知道它主要吃的是：

• CPU 提交

• GPU ALU

• GPU 带宽

• 显存

• overdraw

• 阴影缓存

• 屏幕分辨率

• 几何复杂度

• 动态物体数量

不知道它的放大因子。
也就是它随什么增长：

• 分辨率增长

• 灯数量增长

• 屏幕覆盖率增长

• 三角形/cluster 增长

• 透明层数增长

• 骨骼数量增长

• 视距增长

• 哪个阶段执行？
  是 BasePass、ShadowPass、Lighting、PostProcess、Translucency，还是独立 compute？

• 它主要吃什么？
  ALU、纹理采样、带宽、RT 读写、深度复杂度、CPU draw/setup？

• 随什么放大？
  分辨率、灯数、屏幕覆盖、几何复杂度、材质指令数、骨骼数？

• 不开它，有什么便宜替代？
  烘焙、贴图假效果、局部体积、半分辨率、材质近似、风格化简化？

• 个问题答不上来，就不该默认大范围上生产内容。

  核心变化（本质）

  从：

  BaseColor → GBuffer → Lighting → Shadow → AO → ToneMapping → PostProcess

  变成：

  Material(Emissive/BaseColor) → 直接输出 → ToneMapping → PostProcess

  关键点：

  • ❌ 没有 GBuffer（不参与 deferred）

  • ❌ 没有任何光照（无 direct / indirect）

  • ❌ 没有 shadow / AO / SSR / Lumen

  • ✅ 仍然是 HDR → LDR 的显示链

  左边（黑背景角色）

  • 主关卡 viewport

  • 你关掉了部分 PostProcessing（比如 EyeAdaptation）

  👉 所以画面是：

  • 没曝光

  • 没 bloom / DOF

  • 更接近“裸输出”

  默认状态：引擎内置后处理 
  即使你不添加任何组件，UE 也会应用一套 默认的后处理设置 。这些设置定义在引擎的配置文件中，包括基本的曝光控制、色调映射（Tonemapper）和运动模糊等。 
  • 局限性 ：这些默认值无法在编辑器窗口中直接调整，且往往不符合特定项目的美术风格。
  • 特征 ：如果不加组件，你可能会发现画面有自动曝光（眼睛适应感）或特定的饱和度，这是因为内置的默认配置正在生效。
  核心组件：Post Process Volume（后处理体积） 
  想要手动控制和定制后处理效果，最标准的方法是添加 Post Process Volume 资产。 
  • 局部覆盖 ：默认情况下，该组件仅影响相机进入其立方体范围内时的画面。
  • 全局覆盖 ：在组件的“细节”面板中搜索并勾选 Infinite Extent (Unbound) ，它就会覆盖整个关卡，无论相机在何处。
  • 优先级 ：你可以添加多个体积，通过调整 Priority （优先级）属性来控制不同区域的效果切换。
  自动曝光 (Auto Exposure / Eye Adaptation) 
  这是最明显的默认效果。当你从暗处看向亮处，或者场景光照剧烈变化时，画面会像人眼或摄像机一样自动调整亮度。 
  • 现象： 关卡里明明没放 Post Process Volume，但画面总是忽亮忽暗。
  • 原因： UE 默认开启了基于直方图的自动曝光。  
  色调映射 (Tone Mapper) 
  UE 使用电影级的 ACES 标准 色调映射。 
  • 现象： 即使是简单的纯色材质，在光照下也会呈现出非常柔和、写实的色彩过渡，而不是生硬的色块。
  • 作用： 确保高光部分（如太阳）不会直接变成一片纯白死区，而是有层次地向白色过渡。  
  颜色校正 (Color Correction) 
  默认会有微弱的对比度和饱和度调整，以确保渲染出的线性空间颜色（Linear Color）在你的显示器上看起来是“正常”的。
  如何“关掉”或修改这些默认行为？ 
  如果你觉得这些默认效果干扰了你的设计（比如你想要一个纯二维的不带光影变化的画面），你需要： 
  1. 在场景中放入一个 Post Process Volume 。
  2. 勾选 Infinite Extent (Unbound) 使其全局生效。
  3. 覆盖默认值：
     • 关掉自动曝光： 找到 Lens -> Exposure -> Metering Mode 改为 Manual （手动），或者将 Min Brightness 和 Max Brightness 设为相同的值（如 1.0）。
     • 调整饱和度： 找到 Color Grading -> Global -> Saturation 进行覆盖。
  简单来说： 引擎自带的默认值是为了保证“下限”，让你随手拉个模型进去看起来都不至于太糟糕；而添加 Post Process Volume 是为了提高“上限”，实现你真正想要的美术风格。 

• Preview Material ：只实时刷新最终的材质预览球。
• Realtime Nodes ：实时刷新受时间影响的节点（如 Panner 这种会动的节点）。
• All Node Previews（最广） ：只要你改动任何参数或连线，所有节点的预览小图都会立即重新计算并显示结果。
  • 缺点 ：如果材质极其复杂，开启这个会非常吃显卡性能，导致连线时卡顿。

如果你想改完立刻看到效果（不卡顿）：
建议使用 Material Instance（材质实例） 。在实例里拖动数值或切换贴图，场景是完全实时 变化的，不需要点 Apply，也不需要等编译。

• 发现 Scatter（散射） 、Backlit（背光） 等特有插槽被激活（变亮）了。
• 置灰不可用 ：如果你切换回默认的 Default Lit ，这些 Hair 特有的插槽就会变灰，无法连接。反之，Hair 模式下某些原本可用的插槽（如 Metallic）在某些特定模型下也会失效或改变含义。

• 特定属性出现 ：例如，只有在 Shading Model 设置为 Thin Translucent 时，才会出现“Transmission”（透射）相关的设置。
• 底层算法切换 ：不同的模型会开启或关闭底下的 Usage（用法） 勾选项。比如有些模型会自动勾选“Used with Hair Strands”。  

Shading Model = Hair，它会强制切换到一套专用的光照路径（Hair BSDF），这条路径和常规的 Translucency（半透明）是互斥的。

本质原因（渲染管线层面）

Hair Shading Model 走的是：

• 专用的 Hair Lighting Model（Marschner / Dual Scattering 近似）

• Forward-like lighting（即使在 Deferred Renderer 中）

• 使用：

  • Tangent（发丝方向）

  • Scatter（透射近似）

  • Backlit

  • Anisotropy

而 Translucency 走的是：

• Separate Translucency Pass / After DOF Pass

• 非物理的透射（基于 opacity + lighting mode）

👉 这两套路径在 UE 里是完全不同的 shader permutation

所以引擎直接做了限制：

Hair → 禁用 Translucency 面板

Dither （抖动/交错）是一种材质技术和渲染技巧，用于通过交错分布的不透明像素来模拟半透明效果 。它通常与时间性抗锯齿（Temporal Anti-Aliasing, TAA 或 TSR）结合使用，通过这种方式，原本不透明的物体可以表现出类似透明的视觉效果，且性能消耗较低 。

• 模拟半透明 ：传统的透明材质（Translucent）非常消耗性能，尤其是在叠加层次很多时。Dither技术通过在材质的Masked（掩码）模式下，使用“抖动”模式，让像素点随机或按规律地出现和消失。
• 利用TAA抗锯齿 ：UE的TAA技术会比较前后两帧的像素。当Dither产生的像素每帧都在变化时，TAA会将这些点“混合”起来，使人眼看起来该物体就是半透明的。
• 材质节点 ：在UE材质编辑器中，最常用的节点是 DitherTemporalAA 。  

• DitherTemporalAA ：最常用的节点，通常连接到“遮罩裁剪值（Opacity Mask）”，用于实现柔和的裁剪效果。

Blue Noise（蓝噪声） ：UE5 中更推崇的一种噪声类型，因为它比传统的白噪声分布更均匀，视觉上的噪点感更低。

https://www.ntiaudio.cn/客户支持/拓展/五彩斑斓的噪声/

噪声在我们的生活中随处可“见”，从物理角度上看，噪声是那些频率、强弱无规律变化，或者说杂乱无章的声音。而从心理学 上说，任何让人感觉烦躁的声音都可以归类为噪声。噪声”是英文 noise 的标准翻译，“噪音”为不规范用法，因为“声”是物理学 术语，指能够引起听觉的机械波 ，而“音”是人文领域的用法，指有规律的乐音，故不能将两者混淆。

Hair 使用：

• 多 lobes specular（R / TT / TRT）

• 内部散射（沿发丝方向）

Translucency 使用：

• Volumetric / Surface Lighting（简化）

👉 无法共存同一 BRDF

无法共存同一 BRDFDither Temporal AA：软边

Hair 会触发：

然后：

• 禁用 Translucency permutations

• 强制走 Hair lighting pipeline

• 每个 Lobe 描述了一个光斑在角度空间中的分布。
• R 波瓣最尖锐（主高光）。
• TRT 波瓣较宽，通常在不同于主高光的方向。
• 这种“多波瓣”设计能够精准模拟真实世界中，一根发丝上呈现主次两个高光斑、且呈现透射光和染色光的效果。
• Marschner 模型: 由 Steve Marschner 等人提出，是现代毛发渲染的基石。
• 游戏渲染: 在《虚幻引擎》（Unreal Engine）中的 Human Hair Shading 模型中应用了类似的原理，通过多层Specular分量来描绘写实皮肤和头发。
• 真实感: 该模型考虑了鳞片引起的位移（R与TRT角分布的不同）和纤维内部的吸收，从而实现了高质量的写实角色制作。
• 实时渲染中的“每像素每帧采样数（spatial samples per frame）”，而不是最终收敛质量对应的总采样数。

  单帧内的空间采样数（spatial samples）

  比如：

  • TAA / Dither TAA / stochastic sampling

  • DOF / motion blur / shadow PCF / SSGI 等

  这里的“8~15个采样”指的是：

  一个像素在当前帧内做了多少次随机/抖动采样

  而不是最终效果的“等效采样”。

  实际依赖的是 时间累积（temporal accumulation）

  TAA 类方法的本质是：

  $$C^{final}=\stackrel{N\sum }{t=0}{w}^t\cdot C^t$$

  也就是说：

  • 每帧只做很少的 sample（例如 1~8）

  • 通过历史帧不断累积（几十甚至上百帧）

  👉 等效结果：

  • 单帧：8 samples

  • 30帧累计：≈ 240 samples（但带有temporal correlation）

  这就是为什么：

  实时渲染里“单帧采样很少”，但最终看起来像高采样

  为什么 PC 也只有 8~15？

  这是纯粹的 带宽 + ALU + latency budget 限制

  即便在高端 PC：

  • 一个 full-screen pass：

    • 4K 分辨率 ≈ 8.3M pixels

  • 如果每像素 30 samples：

    • 就是 2.5亿次采样（还不算 shading cost）

  这会直接：

  • 爆 L1/L2 cache

  • 增加 texture fetch latency

  • 拉高 register pressure（尤其在 wave64 / SIMT 下）

  所以现实工程里：

  • SSR / SSGI：通常 1~8 samples

  • PCF shadow：4~16 taps（已经算重）

  • DOF stochastic：4~8

  移动端为什么 <6

  移动 GPU（tile-based + bandwidth constrained）：

  • texture fetch 成本更高（尤其是 external memory）

  • ALU 也更紧（尤其是中低端 Mali / Adreno）

  所以：

  • 常见是 1~4 samples

  • 甚至完全依赖 temporal + reprojection

• Lumen GI：

  • 单帧 trace 数非常少（甚至 1~2）

  • 靠 temporal + screen space reuse

• TSR / DLSS：

  • 本质也是 temporal accumulation + reconstruction

“8~15采样”不是最终质量采样数，而是：

实时渲染中单帧可承受的空间采样预算，上限由带宽/延迟决定，最终质量依赖 temporal accumulation。

wave/warp 切换去隐藏部分 latency

每多一个 sample，就多一串读请求。GPU 虽然能靠 wave/warp 切换去隐藏部分 latency，但隐藏能力不是无限的。只要：

• 访存太散

• cache hit 低

• register pressure 高导致 occupancy 降低

那 latency 就开始暴露成真实耗时。

cache miss 带来的层级存储访问延迟。
采样不是只有“次数”问题，还有 空间局部性 问题。

比如径向模糊：

• 采样点沿半径发散

• 很容易跨 cache line

• 命中 L1/L2 的概率下降

于是会发生：

• 近邻 sample 还好

• 半径一大，很多 sample 直接掉到更低层 cache，甚至外存

这时单次 sample 成本就明显上升。
所以“30+ 采样才够好”在算法上可能成立，但在硬件上会被 cache behavior 打爆。