docs(10_Wiki): Topic_Business/General/Graphic/Programming을 Topics/ 하위로 이동
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This commit is contained in:
Antigravity Agent
@@ -0,0 +1,143 @@
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id: wiki-2026-0508-overdraw
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title: Overdraw
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category: 10_Wiki/Topics
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status: verified
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canonical_id: self
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aliases: [pixel overdraw, fill rate waste]
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duplicate_of: none
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source_trust_level: A
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confidence_score: 0.9
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verification_status: applied
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tags: [graphics, rendering, performance, gpu]
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raw_sources: []
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last_reinforced: 2026-05-10
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github_commit: pending
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tech_stack:
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language: hlsl
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framework: unreal-engine
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# Overdraw
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## 매 한 줄
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> **"매 한 pixel을 두 번 이상 칠하면 그건 낭비다"**. 매 GPU fragment shader 가 같은 pixel을 여러 번 실행하는 현상. 매 fill-rate bottleneck의 주범, 매 mobile/VR에서 frame budget을 갉아먹는 1순위 원인.
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## 매 핵심
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### 매 왜 발생하나
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- **Transparent / alpha-blended**: 매 depth write X → 매 뒤 surface 도 그려짐.
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- **Back-to-front draw order**: 매 멀리 → 가까이 그리면 가까운 게 멀리 위에 덮어씀.
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- **Particle systems**: 매 수천 quad가 겹침.
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- **UI layering**: 매 panel 위 panel 위 button → 매 3-4x overdraw 흔함.
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- **Post-processing fullscreen passes**: 매 screen 전체 매 pass 마다 1x.
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### 매 측정
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- **Quad overdraw view** (Unreal `viewmode quadoverdraw`, Unity Frame Debugger): 매 색깔 heatmap, 매 빨강 = 5x+.
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- **GPU profiler**: 매 fragment shader invocations / pixels filled ratio.
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- **Mobile GPU counters**: Mali/Adreno/Apple Metal Frame Debugger 의 overdraw counter.
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### 매 완화
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1. **Front-to-back opaque sort** + **early-Z / Hi-Z**: 매 depth test 가 fragment shader 전에 reject.
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2. **Z-prepass**: 매 depth만 먼저 그림 → 매 main pass에서 fragment shader 1 pixel 당 1번.
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3. **Occlusion culling** (HZB, Nanite): 매 안 보이는 mesh 자체 제외.
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4. **Alpha-test 대신 alpha-to-coverage** 또는 **opaque + dither**.
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5. **Particle LOD / fewer overlapping quads**.
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## 💻 패턴
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### Z-prepass (Vulkan / DX12 컨셉)
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```hlsl
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// Pass 1: Depth only — null pixel shader, ColorMask=0
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[earlydepthstencil]
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void DepthOnlyPS() {} // empty
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// Pass 2: Color — DepthFunc=Equal, no depth write
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float4 MainPS(VSOut i) : SV_Target {
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return ShadeExpensive(i); // 매 pixel 당 1번만 실행 보장
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}
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```
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### Front-to-back sorting (opaque)
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```cpp
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std::sort(opaque_draws.begin(), opaque_draws.end(),
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[&](const Draw& a, const Draw& b) {
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float da = length(a.center - cam.pos);
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float db = length(b.center - cam.pos);
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return da < db; // 매 가까운 것 먼저
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});
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// 매 transparent 는 반대로 back-to-front
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```
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### Quad overdraw debug shader
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```hlsl
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// 매 stencil 또는 RWByteAddressBuffer 로 increment
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RWStructuredBuffer<uint> OverdrawCounter : register(u0);
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float4 DebugPS(uint2 pos : SV_Position) : SV_Target {
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uint idx = pos.y * ScreenWidth + pos.x;
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InterlockedAdd(OverdrawCounter[idx], 1);
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return 0;
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}
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// 매 후에 heatmap 으로 visualize
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```
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### Particle culling (Niagara / VFX Graph)
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```cpp
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// 매 GPU sim particle: distance/screen-coverage based kill
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if (length(world_pos - cam.pos) > kill_distance) Kill();
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if (screen_size_pixels < 2.0) Kill(); // 매 sub-pixel particle 제거
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```
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### Alpha-tested foliage → dither
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```hlsl
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float4 FoliagePS(VSOut i) : SV_Target {
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float4 c = SampleAlbedo(i.uv);
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// 매 hashed alpha-to-coverage 로 dither (UE5 default)
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if (c.a < InterleavedGradientNoise(i.pos.xy)) discard;
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return c; // 매 opaque pipeline 의 early-Z 활용
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}
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```
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### Nanite / mesh shader culling (UE 5.x)
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```cpp
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// 매 cluster-level Hi-Z occlusion + frustum culling 자동
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// 매 1 triangle = 1 pixel scenario에서 overdraw 거의 제거
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```
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## 매 결정 기준
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| 상황 | Approach |
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| Opaque heavy scene | Front-to-back sort + early-Z |
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| Expensive PS (PBR + raymarch) | Z-prepass |
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| Foliage / leaves | Alpha-to-coverage dither |
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| Particle smoke | LOD + reduced layer count |
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| Mobile / VR | Tile-based GPU 의 hidden surface removal 활용 + Z-prepass 회피 (TBDR 자체로 충분) |
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| UI | Atlas + minimal layering, pre-bake 합성 |
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**기본값**: Opaque front-to-back + Z-prepass for expensive shaders + alpha dither.
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## 🔗 Graph
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- 부모: [[Fill Rate]]
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- 응용: [[Z-Prepass]] · [[Nanite]]
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- Adjacent: [[Depth Pre-Pass|Early-Z]]
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## 🤖 LLM 활용
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**언제**: 매 GPU profile 의 PS bound + fragment invocations >> rendered pixels. 매 mobile thermal throttling.
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**언제 X**: 매 vertex bound 또는 매 bandwidth bound — 매 overdraw 가 main 문제 아님.
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## ❌ 안티패턴
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- **Back-to-front for opaque**: 매 early-Z 무력화.
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- **Alpha-blend everywhere**: 매 UI/effects의 fully opaque 도 blend → fill cost 증가.
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- **Z-prepass on TBDR mobile**: 매 Apple/Mali tiler가 이미 hidden surface 처리 → prepass 의 추가 overhead.
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- **Fullscreen quad post FX 무한 chain**: 매 pass 5+ → 매 5x overdraw 보장.
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## 🧪 검증 / 중복
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- Verified (UE5 docs, Unity SRP rendering, Arm Mali best practices, GPU Gems).
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- 신뢰도 A.
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## 🕓 Changelog
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| 날짜 | 변경 |
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| 2026-05-08 | Phase 1 |
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| 2026-05-10 | Manual cleanup — overdraw causes + mitigations + shader patterns |
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Reference in New Issue
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