1ff28a845b188bc176cc161d0e75c94485046335
[platform/core/uifw/dali-core.git] / dali / internal / update / manager / render-instruction-processor.cpp
1 /*
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3  *
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9  *
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11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
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14  * limitations under the License.
15  *
16  */
17
18 // CLASS HEADER
19 #include <dali/internal/update/manager/render-instruction-processor.h>
20
21 // INTERNAL INCLUDES
22 #include <dali/integration-api/debug.h>
23 #include <dali/internal/event/actors/layer-impl.h> // for the default sorting function
24 #include <dali/internal/render/common/render-instruction-container.h>
25 #include <dali/internal/render/common/render-instruction.h>
26 #include <dali/internal/render/common/render-item.h>
27 #include <dali/internal/render/common/render-tracker.h>
28 #include <dali/internal/render/renderers/render-renderer.h>
29 #include <dali/internal/render/shaders/render-shader.h>
30 #include <dali/internal/update/manager/sorted-layers.h>
31 #include <dali/internal/update/nodes/scene-graph-layer.h>
32 #include <dali/internal/update/render-tasks/scene-graph-render-task.h>
33 #include <dali/internal/update/rendering/scene-graph-texture-set.h>
34 #include <dali/public-api/actors/layer.h>
35
36 namespace
37 {
38 #if defined(DEBUG_ENABLED)
39 Debug::Filter* gRenderListLogFilter = Debug::Filter::New(Debug::NoLogging, false, "LOG_RENDER_LISTS");
40 #endif
41 } // namespace
42
43 namespace Dali
44 {
45 namespace Internal
46 {
47 namespace SceneGraph
48 {
49 namespace
50 {
51 /**
52  * Function which compares render items by shader/textureSet/geometry
53  * @param[in] lhs Left hand side item
54  * @param[in] rhs Right hand side item
55  * @return True if left item is greater than right
56  */
57 inline bool PartialCompareItems(const RenderInstructionProcessor::SortAttributes& lhs,
58                                 const RenderInstructionProcessor::SortAttributes& rhs)
59 {
60   if(lhs.shader == rhs.shader)
61   {
62     if(lhs.textureSet == rhs.textureSet)
63     {
64       return lhs.geometry < rhs.geometry;
65     }
66     return lhs.textureSet < rhs.textureSet;
67   }
68   return lhs.shader < rhs.shader;
69 }
70
71 /**
72  * Function which sorts render items by depth index then by instance
73  * ptrs of shader/textureSet/geometry.
74  * @param[in] lhs Left hand side item
75  * @param[in] rhs Right hand side item
76  * @return True if left item is greater than right
77  */
78 bool CompareItems(const RenderInstructionProcessor::SortAttributes& lhs, const RenderInstructionProcessor::SortAttributes& rhs)
79 {
80   // @todo Consider replacing all these sortAttributes with a single long int that
81   // encapsulates the same data (e.g. the middle-order bits of the ptrs).
82   if(lhs.renderItem->mDepthIndex == rhs.renderItem->mDepthIndex)
83   {
84     return PartialCompareItems(lhs, rhs);
85   }
86   return lhs.renderItem->mDepthIndex < rhs.renderItem->mDepthIndex;
87 }
88
89 /**
90  * Function which sorts the render items by Z function, then
91  * by instance ptrs of shader / geometry / material.
92  * @param[in] lhs Left hand side item
93  * @param[in] rhs Right hand side item
94  * @return True if left item is greater than right
95  */
96 bool CompareItems3D(const RenderInstructionProcessor::SortAttributes& lhs, const RenderInstructionProcessor::SortAttributes& rhs)
97 {
98   const bool lhsIsOpaque = lhs.renderItem->mIsOpaque;
99   if(lhsIsOpaque == rhs.renderItem->mIsOpaque)
100   {
101     if(lhsIsOpaque)
102     {
103       // If both RenderItems are opaque, sort using shader, then material then geometry.
104       return PartialCompareItems(lhs, rhs);
105     }
106     else
107     {
108       // If both RenderItems are transparent, sort using Z, then shader, then material, then geometry.
109       if(Equals(lhs.zValue, rhs.zValue))
110       {
111         return PartialCompareItems(lhs, rhs);
112       }
113       return lhs.zValue > rhs.zValue;
114     }
115   }
116   else
117   {
118     return lhsIsOpaque;
119   }
120 }
121
122 /**
123  * Function which sorts render items by clipping hierarchy, then Z function and instance ptrs of shader / geometry / material.
124  * @param[in] lhs Left hand side item
125  * @param[in] rhs Right hand side item
126  * @return True if left item is greater than right
127  */
128 bool CompareItems3DWithClipping(const RenderInstructionProcessor::SortAttributes& lhs, const RenderInstructionProcessor::SortAttributes& rhs)
129 {
130   // Items must be sorted in order of clipping first, otherwise incorrect clipping regions could be used.
131   if(lhs.renderItem->mNode->mClippingSortModifier == rhs.renderItem->mNode->mClippingSortModifier)
132   {
133     return CompareItems3D(lhs, rhs);
134   }
135
136   return lhs.renderItem->mNode->mClippingSortModifier < rhs.renderItem->mNode->mClippingSortModifier;
137 }
138
139 /**
140  * Set the update size of the node
141  * @param[in] node The node of the renderer
142  * @param[in] isLayer3d Whether we are processing a 3D layer or not
143  * @param[in,out] nodeWorldMatrix The world matrix of the node
144  * @param[in,out] nodeSize The size of the node
145  * @param[in,out] nodeUpdateSize The update size of the node
146  */
147 inline void SetNodeUpdateSize(Node* node, bool isLayer3d, Matrix& nodeWorldMatrix, Vector3& nodeSize, Vector3& nodeUpdateSize)
148 {
149   node->GetWorldMatrixAndSize(nodeWorldMatrix, nodeSize);
150
151   if(node->GetUpdateSizeHint() == Vector3::ZERO)
152   {
153     // RenderItem::CalculateViewportSpaceAABB cannot cope with z transform
154     // I don't use item.mModelMatrix.GetTransformComponents() for z transform, would be too slow
155     if(!isLayer3d && nodeWorldMatrix.GetZAxis() == Vector3(0.0f, 0.0f, 1.0f))
156     {
157       nodeUpdateSize = nodeSize;
158     }
159   }
160   else
161   {
162     nodeUpdateSize = node->GetUpdateSizeHint();
163   }
164 }
165
166 /**
167  * Add a renderer to the list
168  * @param updateBufferIndex to read the model matrix from
169  * @param renderList to add the item to
170  * @param renderable Node-Renderer pair
171  * @param viewMatrix used to calculate modelview matrix for the item
172  * @param camera The camera used to render
173  * @param isLayer3d Whether we are processing a 3D layer or not
174  * @param viewportSet Whether the viewport is set or not
175  * @param viewport The viewport
176  * @param cull Whether frustum culling is enabled or not
177  */
178 inline void AddRendererToRenderList(BufferIndex         updateBufferIndex,
179                                     RenderList&         renderList,
180                                     Renderable&         renderable,
181                                     const Matrix&       viewMatrix,
182                                     SceneGraph::Camera& camera,
183                                     bool                isLayer3d,
184                                     bool                viewportSet,
185                                     const Viewport&     viewport,
186                                     bool                cull)
187 {
188   bool    inside(true);
189   Node*   node = renderable.mNode;
190   Matrix  nodeWorldMatrix(false);
191   Vector3 nodeSize;
192   Vector3 nodeUpdateSize;
193   bool    nodeUpdateSizeSet(false);
194   Matrix  nodeModelViewMatrix(false);
195   bool    nodeModelViewMatrixSet(false);
196
197   // Don't cull items which have render callback
198   bool hasRenderCallback = (renderable.mRenderer && renderable.mRenderer->GetRenderCallback());
199
200   if(cull && renderable.mRenderer && (hasRenderCallback || (!renderable.mRenderer->GetShader().HintEnabled(Dali::Shader::Hint::MODIFIES_GEOMETRY) && node->GetClippingMode() == ClippingMode::DISABLED)))
201   {
202     const Vector4& boundingSphere = node->GetBoundingSphere();
203     inside                        = (boundingSphere.w > Math::MACHINE_EPSILON_1000) &&
204              (camera.CheckSphereInFrustum(updateBufferIndex, Vector3(boundingSphere), boundingSphere.w));
205
206     if(inside && !isLayer3d && viewportSet)
207     {
208       SetNodeUpdateSize(node, isLayer3d, nodeWorldMatrix, nodeSize, nodeUpdateSize);
209       nodeUpdateSizeSet = true;
210
211       const Vector3& scale    = node->GetWorldScale(updateBufferIndex);
212       const Vector3& halfSize = nodeUpdateSize * scale * 0.5f;
213       float          radius(halfSize.Length());
214
215       if(radius > Math::MACHINE_EPSILON_1000)
216       {
217         Matrix::Multiply(nodeModelViewMatrix, nodeWorldMatrix, viewMatrix);
218         nodeModelViewMatrixSet = true;
219
220         ClippingBox clippingBox = RenderItem::CalculateViewportSpaceAABB(nodeModelViewMatrix, nodeUpdateSize, viewport.width, viewport.height);
221         inside                  = clippingBox.Intersects(viewport);
222       }
223     }
224   }
225
226   if(inside)
227   {
228     bool skipRender(false);
229     bool isOpaque = true;
230     if(!hasRenderCallback)
231     {
232       Renderer::OpacityType opacityType = renderable.mRenderer ? renderable.mRenderer->GetOpacityType(updateBufferIndex, *node) : Renderer::OPAQUE;
233
234       // We can skip render when node is not clipping and transparent
235       skipRender = (opacityType == Renderer::TRANSPARENT && node->GetClippingMode() == ClippingMode::DISABLED);
236
237       isOpaque = (opacityType == Renderer::OPAQUE);
238     }
239
240     if(!skipRender)
241     {
242       // Get the next free RenderItem.
243       RenderItem& item = renderList.GetNextFreeItem();
244
245       // Get cached values
246       auto& partialRenderingData = node->GetPartialRenderingData();
247
248       auto& partialRenderingCacheInfo = node->GetPartialRenderingData().GetCurrentCacheInfo();
249
250       partialRenderingCacheInfo.node       = node;
251       partialRenderingCacheInfo.isOpaque   = isOpaque;
252       partialRenderingCacheInfo.renderer   = renderable.mRenderer;
253       partialRenderingCacheInfo.color      = node->GetWorldColor(updateBufferIndex);
254       partialRenderingCacheInfo.depthIndex = node->GetDepthIndex();
255
256       if(DALI_LIKELY(renderable.mRenderer))
257       {
258         partialRenderingCacheInfo.textureSet = renderable.mRenderer->GetTextureSet();
259       }
260
261       item.mNode     = node;
262       item.mIsOpaque = isOpaque;
263       item.mColor    = node->GetColor(updateBufferIndex);
264
265       item.mDepthIndex = 0;
266       if(!isLayer3d)
267       {
268         item.mDepthIndex = node->GetDepthIndex();
269       }
270
271       if(DALI_LIKELY(renderable.mRenderer))
272       {
273         item.mRenderer   = &renderable.mRenderer->GetRenderer();
274         item.mTextureSet = renderable.mRenderer->GetTextureSet();
275         item.mDepthIndex += renderable.mRenderer->GetDepthIndex();
276       }
277       else
278       {
279         item.mRenderer = nullptr;
280       }
281
282       item.mIsUpdated |= isLayer3d;
283
284       if(!nodeUpdateSizeSet)
285       {
286         SetNodeUpdateSize(node, isLayer3d, nodeWorldMatrix, nodeSize, nodeUpdateSize);
287       }
288
289       item.mSize        = nodeSize;
290       item.mUpdateSize  = nodeUpdateSize;
291       item.mModelMatrix = nodeWorldMatrix;
292
293       if(!nodeModelViewMatrixSet)
294       {
295         Matrix::Multiply(nodeModelViewMatrix, nodeWorldMatrix, viewMatrix);
296       }
297       item.mModelViewMatrix = nodeModelViewMatrix;
298
299       partialRenderingCacheInfo.matrix      = item.mModelViewMatrix;
300       partialRenderingCacheInfo.size        = item.mSize;
301       partialRenderingCacheInfo.updatedSize = item.mUpdateSize;
302
303       item.mIsUpdated = partialRenderingData.IsUpdated() || item.mIsUpdated;
304
305       partialRenderingData.mRendered = true;
306
307       partialRenderingData.SwapBuffers();
308     }
309     else
310     {
311       // Mark as not rendered
312       auto& partialRenderingData     = node->GetPartialRenderingData();
313       partialRenderingData.mRendered = false;
314     }
315
316     node->SetCulled(updateBufferIndex, false);
317   }
318   else
319   {
320     // Mark as not rendered
321     auto& partialRenderingData     = node->GetPartialRenderingData();
322     partialRenderingData.mRendered = false;
323
324     node->SetCulled(updateBufferIndex, true);
325   }
326 }
327
328 /**
329  * Add all renderers to the list
330  * @param updateBufferIndex to read the model matrix from
331  * @param renderList to add the items to
332  * @param renderers to render
333  * NodeRendererContainer Node-Renderer pairs
334  * @param viewMatrix used to calculate modelview matrix for the items
335  * @param camera The camera used to render
336  * @param isLayer3d Whether we are processing a 3D layer or not
337  * @param cull Whether frustum culling is enabled or not
338  */
339 inline void AddRenderersToRenderList(BufferIndex          updateBufferIndex,
340                                      RenderList&          renderList,
341                                      RenderableContainer& renderers,
342                                      const Matrix&        viewMatrix,
343                                      SceneGraph::Camera&  camera,
344                                      bool                 isLayer3d,
345                                      bool                 viewportSet,
346                                      const Viewport&      viewport,
347                                      bool                 cull)
348 {
349   DALI_LOG_INFO(gRenderListLogFilter, Debug::Verbose, "AddRenderersToRenderList()\n");
350
351   for(auto&& renderer : renderers)
352   {
353     AddRendererToRenderList(updateBufferIndex,
354                             renderList,
355                             renderer,
356                             viewMatrix,
357                             camera,
358                             isLayer3d,
359                             viewportSet,
360                             viewport,
361                             cull);
362   }
363 }
364
365 /**
366  * Try to reuse cached RenderItems from the RenderList
367  * This avoids recalculating the model view matrices in case this part of the scene was static
368  * An example case is a toolbar layer that rarely changes or a popup on top of the rest of the stage
369  * @param layer that is being processed
370  * @param renderList that is cached from frame N-1
371  * @param renderables list of renderables
372  */
373 inline bool TryReuseCachedRenderers(Layer&               layer,
374                                     RenderList&          renderList,
375                                     RenderableContainer& renderables)
376 {
377   bool     retValue        = false;
378   uint32_t renderableCount = static_cast<uint32_t>(renderables.Size());
379   // Check that the cached list originates from this layer and that the counts match
380   if((renderList.GetSourceLayer() == &layer) &&
381      (renderList.GetCachedItemCount() == renderableCount))
382   {
383     // Check that all the same renderers are there. This gives us additional security in avoiding rendering the wrong things.
384     // Render list is sorted so at this stage renderers may be in different order.
385     // Therefore we check a combined sum of all renderer addresses.
386     size_t checkSumNew = 0;
387     size_t checkSumOld = 0;
388     for(uint32_t index = 0; index < renderableCount; ++index)
389     {
390       if(DALI_LIKELY(renderables[index].mRenderer))
391       {
392         const Render::Renderer& renderer = renderables[index].mRenderer->GetRenderer();
393         checkSumNew += reinterpret_cast<std::size_t>(&renderer);
394       }
395       if(DALI_LIKELY(renderList.GetItem(index).mRenderer))
396       {
397         checkSumOld += reinterpret_cast<std::size_t>(&renderList.GetRenderer(index));
398       }
399     }
400     if(checkSumNew == checkSumOld)
401     {
402       // tell list to reuse its existing items
403       renderList.ReuseCachedItems();
404       retValue = true;
405     }
406   }
407
408   return retValue;
409 }
410
411 inline bool SetupRenderList(RenderableContainer& renderables,
412                             Layer&               layer,
413                             RenderInstruction&   instruction,
414                             bool                 tryReuseRenderList,
415                             RenderList**         renderList)
416 {
417   *renderList = &(instruction.GetNextFreeRenderList(renderables.Size()));
418   (*renderList)->SetClipping(layer.IsClipping(), layer.GetClippingBox());
419   (*renderList)->SetSourceLayer(&layer);
420
421   // Try to reuse cached RenderItems from last time around.
422   return (tryReuseRenderList && TryReuseCachedRenderers(layer, **renderList, renderables));
423 }
424
425 } // Anonymous namespace.
426
427 RenderInstructionProcessor::RenderInstructionProcessor()
428 : mSortingHelper()
429 {
430   // Set up a container of comparators for fast run-time selection.
431   mSortComparitors.Reserve(3u);
432
433   mSortComparitors.PushBack(CompareItems);
434   mSortComparitors.PushBack(CompareItems3D);
435   mSortComparitors.PushBack(CompareItems3DWithClipping);
436 }
437
438 RenderInstructionProcessor::~RenderInstructionProcessor() = default;
439
440 inline void RenderInstructionProcessor::SortRenderItems(BufferIndex bufferIndex, RenderList& renderList, Layer& layer, bool respectClippingOrder)
441 {
442   const uint32_t renderableCount = static_cast<uint32_t>(renderList.Count());
443   // Reserve space if needed.
444   const uint32_t oldcapacity = static_cast<uint32_t>(mSortingHelper.size());
445   if(oldcapacity < renderableCount)
446   {
447     mSortingHelper.reserve(renderableCount);
448     // Add real objects (reserve does not construct objects).
449     mSortingHelper.insert(mSortingHelper.begin() + oldcapacity,
450                           (renderableCount - oldcapacity),
451                           RenderInstructionProcessor::SortAttributes());
452   }
453   else
454   {
455     // Clear extra elements from helper, does not decrease capability.
456     mSortingHelper.resize(renderableCount);
457   }
458
459   // Calculate the sorting value, once per item by calling the layers sort function.
460   // Using an if and two for-loops rather than if inside for as its better for branch prediction.
461   if(layer.UsesDefaultSortFunction())
462   {
463     for(uint32_t index = 0; index < renderableCount; ++index)
464     {
465       RenderItem& item = renderList.GetItem(index);
466
467       if(DALI_LIKELY(item.mRenderer))
468       {
469         item.mRenderer->SetSortAttributes(mSortingHelper[index]);
470       }
471
472       // texture set
473       mSortingHelper[index].textureSet = item.mTextureSet;
474
475       // The default sorting function should get inlined here.
476       mSortingHelper[index].zValue = Internal::Layer::ZValue(item.mModelViewMatrix.GetTranslation3()) - static_cast<float>(item.mDepthIndex);
477
478       // Keep the renderitem pointer in the helper so we can quickly reorder items after sort.
479       mSortingHelper[index].renderItem = &item;
480     }
481   }
482   else
483   {
484     const Dali::Layer::SortFunctionType sortFunction = layer.GetSortFunction();
485     for(uint32_t index = 0; index < renderableCount; ++index)
486     {
487       RenderItem& item = renderList.GetItem(index);
488
489       if(DALI_LIKELY(item.mRenderer))
490       {
491         item.mRenderer->SetSortAttributes(mSortingHelper[index]);
492       }
493
494       // texture set
495       mSortingHelper[index].textureSet = item.mTextureSet;
496
497       mSortingHelper[index].zValue = (*sortFunction)(item.mModelViewMatrix.GetTranslation3()) - static_cast<float>(item.mDepthIndex);
498
499       // Keep the RenderItem pointer in the helper so we can quickly reorder items after sort.
500       mSortingHelper[index].renderItem = &item;
501     }
502   }
503
504   // Here we determine which comparitor (of the 3) to use.
505   //   0 is LAYER_UI
506   //   1 is LAYER_3D
507   //   2 is LAYER_3D + Clipping
508   const unsigned int comparitorIndex = layer.GetBehavior() == Dali::Layer::LAYER_3D ? respectClippingOrder ? 2u : 1u : 0u;
509
510   std::stable_sort(mSortingHelper.begin(), mSortingHelper.end(), mSortComparitors[comparitorIndex]);
511
512   // Reorder / re-populate the RenderItems in the RenderList to correct order based on the sortinghelper.
513   DALI_LOG_INFO(gRenderListLogFilter, Debug::Verbose, "Sorted Transparent List:\n");
514   RenderItemContainer::Iterator renderListIter = renderList.GetContainer().Begin();
515   for(uint32_t index = 0; index < renderableCount; ++index, ++renderListIter)
516   {
517     *renderListIter = mSortingHelper[index].renderItem;
518     DALI_LOG_INFO(gRenderListLogFilter, Debug::Verbose, "  sortedList[%d] = %p\n", index, mSortingHelper[index].renderItem->mRenderer);
519   }
520 }
521
522 void RenderInstructionProcessor::Prepare(BufferIndex                 updateBufferIndex,
523                                          SortedLayerPointers&        sortedLayers,
524                                          RenderTask&                 renderTask,
525                                          bool                        cull,
526                                          bool                        hasClippingNodes,
527                                          RenderInstructionContainer& instructions)
528 {
529   // Retrieve the RenderInstruction buffer from the RenderInstructionContainer
530   // then populate with instructions.
531   RenderInstruction& instruction             = renderTask.PrepareRenderInstruction(updateBufferIndex);
532   bool               viewMatrixHasNotChanged = !renderTask.ViewMatrixUpdated();
533   bool               isRenderListAdded       = false;
534   bool               isRootLayerDirty        = false;
535
536   const Matrix&       viewMatrix = renderTask.GetViewMatrix(updateBufferIndex);
537   SceneGraph::Camera& camera     = renderTask.GetCamera();
538
539   Viewport viewport;
540   bool     viewportSet = renderTask.QueryViewport(updateBufferIndex, viewport);
541
542   const SortedLayersIter endIter = sortedLayers.end();
543   for(SortedLayersIter iter = sortedLayers.begin(); iter != endIter; ++iter)
544   {
545     Layer&      layer = **iter;
546     const bool  tryReuseRenderList(viewMatrixHasNotChanged && layer.CanReuseRenderers(&renderTask.GetCamera()));
547     const bool  isLayer3D  = layer.GetBehavior() == Dali::Layer::LAYER_3D;
548     RenderList* renderList = nullptr;
549
550     if(layer.IsRoot() && (layer.GetDirtyFlags() != NodePropertyFlags::NOTHING))
551     {
552       // If root-layer & dirty, i.e. a property has changed or a child has been deleted, then we need to ensure we render once more
553       isRootLayerDirty = true;
554     }
555
556     if(!layer.colorRenderables.Empty())
557     {
558       RenderableContainer& renderables = layer.colorRenderables;
559
560       if(!SetupRenderList(renderables, layer, instruction, tryReuseRenderList, &renderList))
561       {
562         renderList->SetHasColorRenderItems(true);
563         AddRenderersToRenderList(updateBufferIndex,
564                                  *renderList,
565                                  renderables,
566                                  viewMatrix,
567                                  camera,
568                                  isLayer3D,
569                                  viewportSet,
570                                  viewport,
571                                  cull);
572
573         // We only use the clipping version of the sort comparitor if any clipping nodes exist within the RenderList.
574         SortRenderItems(updateBufferIndex, *renderList, layer, hasClippingNodes);
575       }
576
577       isRenderListAdded = true;
578     }
579
580     if(!layer.overlayRenderables.Empty())
581     {
582       RenderableContainer& renderables = layer.overlayRenderables;
583
584       if(!SetupRenderList(renderables, layer, instruction, tryReuseRenderList, &renderList))
585       {
586         renderList->SetHasColorRenderItems(false);
587         AddRenderersToRenderList(updateBufferIndex,
588                                  *renderList,
589                                  renderables,
590                                  viewMatrix,
591                                  camera,
592                                  isLayer3D,
593                                  viewportSet,
594                                  viewport,
595                                  cull);
596
597         // Clipping hierarchy is irrelevant when sorting overlay items, so we specify using the non-clipping version of the sort comparitor.
598         SortRenderItems(updateBufferIndex, *renderList, layer, false);
599       }
600
601       isRenderListAdded = true;
602     }
603   }
604
605   // Inform the render instruction that all renderers have been added and this frame is complete.
606   instruction.UpdateCompleted();
607
608   if(isRenderListAdded || instruction.mIsClearColorSet || isRootLayerDirty)
609   {
610     instructions.PushBack(updateBufferIndex, &instruction);
611   }
612 }
613
614 } // namespace SceneGraph
615
616 } // namespace Internal
617
618 } // namespace Dali