Optimization Techniques for Game Applications

Thesis title: Způsoby optimalizace herních aplikací
Author: Gaberdén, Tobiáš
Thesis type: Bakalářská práce
Supervisor: Pecinovský, Rudolf
Opponents: Suchan, Vladimír
Thesis language: Česky
Abstract:
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou optimalizace výkonu v herních aplikacích. Teoretická část práce definuje architekturu herních enginů, analyzuje fáze vykreslovacího řetězce a klasifikuje hlavní výkonnostní omezení na straně procesoru, grafické karty a paměťového subsystému. V rámci teoretického vymezení jsou podrobně popsány metody optimalizace geometrie, včetně systémů úrovně detailů (LOD), virtualizované geometrie Nanite a široké škály algoritmů ořezávání. Dále jsou rozebrány postupy pro odlehčení procesoru, jako je redukce vykreslovacích příkazů pomocí slučování a techniky GPU Instancing, spolu s aplikací optimalizačních návrhových vzorů Object Pooling, Data Locality či Dirty Flag a principy paralelizace úloh pomocí systémů úloh. Pozornost je věnována také optimalizaci zpracování pixelů skrze techniky Z-Prepass, porovnání modelů Forward a Deferred Shading a využití předpočítaného osvětlení. Praktická část je zaměřena na měření a analýzu vybraných metod v prostředí herního enginu Unreal Engine 5. Pomocí profilovacích nástrojů je demonstrován a kvantifikován přínos metod GPU Instancing, Occlusion Culling, Detail Culling a Baking. Výsledky měření potvrzují, že správná implementace těchto technik vede k výraznému snížení času snímku a efektivnějšímu využití hardwarových prostředků.
Keywords: herní optimalizace; Unreal Engine 5; vykreslovací řetězec; GPU Instancing; culling; baking; návrhové vzory; paralelizace
Thesis title: Optimization Techniques for Game Applications
Author: Gaberdén, Tobiáš
Thesis type: Bachelor thesis
Supervisor: Pecinovský, Rudolf
Opponents: Suchan, Vladimír
Thesis language: Česky
Abstract:
This bachelor thesis addresses the issue of performance optimization in game applications. The theoretical part defines the architecture of game engines, analyses the stages of the rendering pipeline, and classifies primary performance bottlenecks on the CPU, GPU and memory sides. Within the theoretical framework, geometry optimization methods are described in detail, including Level of Detail (LOD) systems, Nanite virtualized geometry, and a wide range of culling algorithms. Furthermore, procedures for the CPU optimization are analysed, particularly the reduction of draw calls through batching and GPU Instancing techniques, along with the application of optimization design patterns Object Pooling, Data Locality, or Dirty Flag and principles of task parallelization using Job Systems. Attention is also given to pixel processing optimization through Z-Prepass techniques, a comparison of Forward and Deferred Shading models, and the use of precomputed lighting (Baking). The practical part focuses on the measurement and analysis of selected methods within the Unreal Engine 5 environment. Using profiling tools, the benefits of GPU Instancing, Occlusion Culling, Detail Culling, and Baking are shown and quantified. The results confirm that the correct implementation of these techniques leads to a significant reduction in frame time and more efficient utilization of hardware resources.
Keywords: game optimization; Unreal Engine 5; rendering pipeline; GPU Instancing; culling; baking; design patterns; parallelization

Information about study

Study programme: Aplikovaná informatika
Type of study programme: Bakalářský studijní program
Assigned degree: Bc.
Institutions assigning academic degree: Vysoká škola ekonomická v Praze
Faculty: Faculty of Informatics and Statistics
Department: Department of Information Technologies

Information on submission and defense

Date of assignment: 25. 11. 2025
Date of submission: 10. 5. 2026
Date of defense: 25. 6. 2026
Identifier in the InSIS system: https://insis.vse.cz/zp/94652/podrobnosti

Files for download

    Last update: