Swift 更改uv坐标对金属造成意外性能影响

下面是

metal

中的一个简单顶点和片段着色器组合，用于渲染64个相同的二维四边形

vertex VertexOut vertexMain(uint k [[ vertex_id ]],
                            uint ii [[instance_id]],
                            device float2* tex [[buffer(2)]],
                            device float2* position [[buffer(1)]],
                            device float* state [[buffer(0)]]){
    VertexOut output;
    int i = 4*ii+1;
    float2 pos = position[k];
    pos *= float2(state[i+2],state[i+3]);
    pos += float2(state[i],state[i+1]);
    pos.x *= state[0];
    output.position = float4(pos,0,1);
    output.tex = tex[k]*float2(du,dv);
    return output;
};
fragment float4 fragmentMain(VertexOut input [[stage_in]],
                             texture2d<float> texture [[texture(0)]],
                             sampler sam [[sampler(0)]] ){
    return texture.sample(sam, input.tex);
};

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当您增加

du

和

dv

时，您的四边形将显示更多的纹理。GPU倾向于为纹理数据提供较小的缓存，当您显示更多的纹理时，您将丢弃并重新填充该缓存

抖动纹理缓存将使用更多的内存带宽，这是一个相当有限的资源，通常纹理内存带宽不是瓶颈，但由于碎片着色器除了纹理抓取之外几乎什么都不做，因此它是瓶颈也就不足为奇了。因此，改变UV对性能的影响并不奇怪

令人惊讶的是，在这些功能强大的设备上，帧速率降至60以下，而您所做的只是渲染64个四边形（尤其是iPad Pro是一款功能强大的设备）。也就是说，如果所有64个四边形都覆盖了大部分屏幕，那么帧速率下降是可以理解的

为了提高性能，您需要减少需要GPU处理的纹理数据量。从32位纹理格式（8888）更改为16位（565/4444）或4位（PVRTC压缩纹理）将产生很大影响

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真正的大胜利可能是启用mipmapping。假设使用较高的值

du

和

dv

，您最终会最小化纹理，那么使用mipmapping将提供巨大的性能优势，并且作为额外的好处，您的纹理也会看起来更好（它将修复混叠）。纹理内存增加33%，回报不错

你能量化你所经历的帧速率下降的程度吗？用线性抽样从60降到40。从60到50，最近的抽样。在哪个设备和操作系统版本上？iPad mini和iPad Pro 9.7都运行10.2这很有趣。我使用的是实例渲染，这意味着所有64个四边形都是通过单个纹理绑定和单个绘制调用一起绘制的。在这种情况下，这种缓存问题还会发生吗？是的，纹理缓存通常只有几KB，大多数纹理只有几百KB。这是一本很好的入门书：更好地理解渲染场景可能会很有用——也许是一个屏幕截图。64个小四边形算不了什么，如果你不能达到60帧的速度，就会发生一些有趣的事情。64个四元组，每个四元组覆盖整个屏幕，这样我就可以理解问题了。每个四元组只覆盖屏幕的1%。我添加了更多描述我的管道的代码。与屏幕覆盖率相比，纹理可能非常大，因此mipmapping将是一个巨大的胜利。但我真的很惊讶，在这样一个简单的场景中，帧速率会受到影响，即使是病理纹理采样场景。纹理格式、宽度和高度是什么？四象限的近似像素大小？原始图像到1864年为3900。光栅化的四边形约为200 x 150。我肯定会开始使用mipmapping，但显然我想了解为什么会出现这种性能冲击。

    let samplerDescriptor = MTLSamplerDescriptor()
    samplerDescriptor.normalizedCoordinates = true
    samplerDescriptor.minFilter = .linear
    samplerDescriptor.magFilter = .linear
    let sampler = device.makeSamplerState(descriptor: samplerDescriptor)

    let attachment = pipelineStateDescriptor.colorAttachments[0]
            attachment?.isBlendingEnabled = true
            attachment?.sourceRGBBlendFactor = .one
            attachment?.destinationRGBBlendFactor = .oneMinusSourceAlpha