Shader 优化相关资料整理

2/10/2017来源:ASP.NET技巧人气:654

编写shader时的一些建议

转自:http://www.cnblogs.com/sifenkesi/p/4716791.html

1、只计算需要计算的东西

尽量减少无用的顶点数据, 比如贴图坐标, 如果有Object使用2组有的使用1组, 那么不 要将他们放在一个vertex buffer中, 这样可以减少传输的数据量;避免过多的顶点计算,比如过多的光源, 过于复杂的光照计算(复杂的光照模型);避免 VS 指令数量太多或者分支过多, 尽量减少 VS 的长度和复杂程度;

2、尽量在 VS 总计算

通常,需要渲染的像素比顶点数多,而顶点数又比物体数多很多。所以如果可以,尽量将运算从 FS 移到 VS,或直接通过 script 来设置某些固定值;

3、指令优化【Unity】

在使用Surface Shader时,可以通过一些指令让shader优化很多。

  通常情况下,Surface shader的很多默认选项都是开启的,以适应大多数情况,但是很多时候,你可以关闭其中的一些选项,从而让你的shader运行的更快:  (1) apPRoxview 对于使用了 view direction 的shader,该选项会让 view dir 的 normalize 操作 per-vertex 进行,而不是 per-pixel。这个优化通常效果明显。  (2) halfasview 可以让Specular shader变得快一些,使用一个介于光照方向和观察方向之间的 half vector 来代替真正的观察方向 viewDir 来计算光照函数。  (3) noforwardadd Forward Rende r时,完全只支持一盏方向光的 per-pixel 渲染,其余的光照全部按照 per-vertex 或 SH 渲染。这样可以确保shader在一个pass里渲染完成。  (4) noambient 禁掉 ambient lighting 和 SH lighting,可以让 shader 快一点儿。

4、浮点数精度相关:

  float:最高精度,通常32位  half:中等精度,通常16位,-60000到60000,  fixed:最低精度,通常11位,-2.0到2.0,1/256的精度。  尽量使用低精度。对于 color 和 unit length vectors,使用fixed,其他情况,根据取值范围尽量使用 half,实在不够则使用 float 。  在移动平台,关键是在 FS 中尽可能多的使用低精度数据。另外,对于多数移动GPU,在低精度和高精度之间转换是非常耗的,在fixed上做swizzle操作也是很费事的。

5、Alpha Test

  Alpha test 和 clip() 函数,在不同平台有不同的性能开销。  通常使用它来剔除那些完全透明的像素。  但是,在 iOS 和一些 Android 上使用的 PowerVR GPUs上面,alpha test非常的昂贵。

6、Color Mask

  在移动设备上,Color Mask 也是非常昂贵的,所以尽量别使用它,除非真的是需要。

shader中用for,if等条件语句为什么会使得帧率降低很多?

作者:空明流转链接:https://www.zhihu.com/question/27084107/answer/39281771来源:知乎著作权归作者所有,转载请联系作者获得授权。

1. For和If不一定意味着动态分支

在GPU上的分支语句(for,if-else,while),可以分为三类。Branch的Condition仅依赖编译期常数此时编译器可以直接摊平分支,或者展开(unloop)。对于For来说,会有个权衡,如果For的次数特别多,或者body内的代码特别长,可能就不展开了,因为会指令装载也是有限或者有耗费的额外成本可以忽略不计Branch的Condition仅依赖编译期常数和Uniform变量一个运行期固定的跳转语句,可预测同一个Warp内所有micro thread均执行相同分支额外成本很低Branch 的 Condition 是动态的表达式这才是真正的“动态分支”会存在一个Warp的 Micro Thread 之间各自需要走不同分支的问题

2. 跳转本身的成本非常低

随着IP/EP(Instruction Pointer/Execution Pointer)的引入,现代GPU在执行指令上的行为,和CPU没什么两样。跳转仅仅是重新设置一个寄存器。

3.Micro Thread 走不同分支时的处理

GPU本身的执行速度快,是因为它一条指令可以处理多个 Micro Thread 的数据(SIMD)。但是这需要多个 Micro Thread 同一时刻的指令是相同的。如果不同,现代GPU通常的处理方法是,按照每个Micro Thread的不同需求多次执行分支。
x = tex.Load();
if(x == 5)
{
    // Thread 1 & 2 使用这个路径
   out.Color = float4(1, 1, 1, 1); 
}
else
{
    // Thread 3 & 4 使用这个路径
   out.Color = float4(0, 0, 0, 0);
}比如在上例中,两个分支的语句Shader Unit都会执行,只是不同的是如果在执行if分支,那么计算结果将不会写入到thread 3 和 4的存储中(无副作用)。这样做就相当于运算量增加了不少,这是动态分支的主要成本。但是如果所有的线程,都走的是同一分支,那么另外一个分支就不用走了。这个时候Shader Unit也不会去傻逼一样的执行另外一个根本不需要执行的分支。此时性能的损失也不多。并且,在实际的Shader中,除非特殊情况,大部分Warp内的线程,即便在动态分支的情况下,也多半走的是同一分支。

4. 动态分支和代码优化难度有相关性

这一点经常被忽视,就是有动态分支的代码,因为没准你要读写点什么,前后还可能有依赖,往往也难以被优化。比如说你非要闹这样的语句出来:
if(x == 1)
{
   color = tex1.Load(coord);
}
else if(x == 2)
{
   color = tex2.Load(coord);
}
...你说编译器怎么给你优化。说句题外话,为啥要有TextureArray呢?也是为了这个场合。TextureArray除了纹理不一样,无论格式、大小、坐标、LoD、偏移,都可以是相同的。这样甚至可以预见不同Texture Surface上取数据的内存延迟也是非常接近的。这样有很多的操作都可以合并成SIMD,就比多个Texture分别来取快得多了。这就是一个通过增加了约束(纹理格式、大小、寻址坐标)把SISD优化成SIMD的例子。

定位渲染通道瓶颈的方法

转自:http://blog.csdn.net/rabbit729/article/details/6398343

一般来说, 定位渲染通道瓶颈的方法就是改变渲染通道每个步骤的工作量, 如果吞吐量也改变了, 那个步骤就是瓶颈.。找到了瓶颈就要想办法消除瓶颈, 可以减少该步骤的工作量, 增加其他步骤的工作量。  一般在光栅化之前的瓶颈称作”transform bound”, 三角形设置处理后的瓶颈称作”fill bound”

定位瓶颈的办法: 1. 改变帧缓冲或者渲染目标(Render Target)的颜色深度(16 到 32 位), 如果帧速改变了, 那么瓶颈应该在帧缓冲(RenderTarget)的填充率上。2. 否则试试改变贴图大小和贴图过滤设置, 如果帧速变了,那么瓶颈应该是在贴图这里。3. 否则改变分辨率.如果帧速改变了, 那么改变一下pixel shader的指令数量, 如果帧速变了, 那么瓶颈应该就是pixel shader. 否则瓶颈就在光栅化过程中。4. 否则, 改变顶点格式的大小, 如果帧速改变了, 那么瓶颈应该在显卡带宽上。5. 如果以上都不是, 那么瓶颈就在CPU这一边。