HiZ-buffer Occlusion Culling
最近在看基于GPU的遮擋裁剪相關的技術，它本身也是GPU-Driven Rendering Pipleline的其中一環。這項技術充分利用compute shader并行計算的威力，在加速遮擋查詢的效率的同時，可以降低查詢的延遲。很多文章和paper中都在使用一項稱為Hierarchical Z-buffer的技術來作為遮擋查詢的重要環節。那麼什麼是Hierarchical Z-buffer呢？利用它的優勢又是什麼呢？今天就簡單解釋一下HiZ-buffer的基本原理，在實際的使用過程中，雖然不同遊戲使用了不同的優化手段，但是核心的原理都是一樣的。
我們假設如下圖所示的場景，該圖是橫切面圖，相機是從Z0看向Z1。下面我們就通過該例子來看下，如何使用Hierarchical Z-Buffer來将綠色的物體判定為被遮擋 ，進而将其裁剪掉。
上圖中z = 0是近裁剪面，z = 1是遠裁剪面。首先我們将遮擋物（紅色和藍色）進行光栅化，得到一個z-buffer，如下圖豎着的那根灰色的線就代表了光栅化後的深度值。
接下來就是最重要的一步，下采樣z-buffer，得到一串mipmap層級貼圖（該mipmap層級圖就稱為Hierarchical Z-buffer，或者abbreviated HiZ-buffer）
在下采樣的過程中，使用的max操作，也就是說兩個相鄰的像素合下采樣為一個像素時，使用的兩者中最大的那個的值。如下圖所示：
由上圖可以看出，每一次下采樣，都是對上一層級的保守估計，到了第4級就隻剩下一個深度值了。由于下采樣的時候用的是max操作，是以如果一個物體在level 2中深度值判定為被遮擋，那麼它肯定在level 1中也是被遮擋的。
得到HiZ-buffer之後，我們就可以基于它來進行遮擋裁剪了：
計算得到綠色物體的AABB包圍盒，該包圍盒的x-max/min和y-max/min用來決定采樣哪一層級的HiZ-buffer（也就是看哪一層級的尺寸能夠涵蓋包圍盒的所有像素），在本例中該AABB包圍盒符合level 2，是以我們選擇采樣level2，進而得到一個z-buffer的保守估計。接下來我們比較aabb.zmin跟我們采樣到的深度值，得知aabb.zmin < z-buffer.sample，是以綠色物體是被遮擋的，應該被裁剪掉。
以上的方法就是基于Hierarchical Z-buffer的遮擋裁剪。可以看出如果沒有HiZ-buffer，我們将不得不采樣四個樣本才能确定一個物體是否被遮擋了，HiZ-buffer大大減少了紋理采樣的次數，提高了遮擋查詢的效率。