最近在做GPU-Driven Rendering Pipleline相關的技術，在整個pipeline中裁剪是其中非常重要的一環，基於GPU的遮擋裁剪也是眾多裁剪演算法的一種，它充分利用compute shader平行計算的威力，在加速遮擋查詢的同時，可以降低查詢的延遲。在實現基於GPU的遮擋裁剪時，我們會使用到一種稱為Hierarchical Z-buffer的技術，他是整個遮擋查詢的關鍵所在。那麼什麼是Hierarchical Z-buffer呢？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方法，但是其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來將綠色的物體判定為被遮擋 ，從而將其裁剪掉。
上圖中z = 0是近裁剪面，z = 1是遠裁剪面。首先我們將遮擋物（紅色和藍色）進行光柵化，得到一個z-buffer，如下圖豎著的那根灰色的線就代表了光柵化後的深度值。
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，我們使用的是max操作，也就是說兩個相鄰的畫素下采樣為一個畫素時，使用兩者中最大的那個的值作為下一層級的值。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級就只剩下一個深度值了。由於下采樣的時候用的是max操作，所以如果一個物體在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，我們就可以基於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用來決定取樣哪一層級的HiZ-buffer（也就是看哪一層級的尺寸能夠涵蓋包圍盒的所有畫素），在本例中該AABB包圍盒符合level 2，所以我們選擇取樣level2，從而得到一個z-buffer的保守估計。接下來我們比較aabb.zmin跟我們取樣到的深度值，得知aabb.zmin < z-buffer.sample，所以綠色物體是被遮擋的，應該被裁剪掉。
以上的方法就是基於Hierarchical Z-buffer的遮擋裁剪。可以看出如果沒有HiZ-buffer，我們將不得不取樣四個樣本才能確定一個物體是否被遮擋了，HiZ-buffer大大減少了紋理取樣的次數，提高了遮擋查詢的效率。
我們在文章開頭提到了基於GPU的渲染管線，現在該技術也是比較熱門的一個概念，我在實際的工作中也將其用在了地形的渲染當中，如果後面有時間，會專門寫一系列文章來談一下GPU-Driven Rendering Pipeline。