android - vec4 add fragment 着色器中的 GLSL 性能问题

Question

我有一个相当简单的 fragment 着色器，用于处理多灯的情况(为清楚起见，下面的代码被删减，只显示了两盏灯)。

总体思路是对每个 fragment 的各种照明贡献求和，它工作正常，但我发现它在我的硬件 (Android HTX Desire X) 上不稳定。

测量 FPS，很明显有一个 vec4 添加行导致 FPS 下降 10。

是什么导致这种看似简单的操作出现性能下降？

void main (void)
{
    vec4 v = u_ViewModelMatrix * vec4(v_Vertex, 1.0);
    vec3 nv = normalize(-v.xyz);
    vec3 normalVector = normalize((u_ViewModelTransposeMatrix * vec4(normalize(v_Normal), 0.0)).xyz);

    vec4 finalColour = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);

    // LIGHT 0
    lightPosition = vec4(u_LightData[2], u_LightData[3], u_LightData[4], 1);
    lightColour = vec4(u_LightData[5], u_LightData[6], u_LightData[7], 1.0) * u_LightData[0];

    lightVector = normalize((u_ViewMatrix * lightPosition).xyz - v.xyz);
    halfwayVector = normalize(lightVector + nv);

    facing = dot(normalVector, lightVector);
    if (facing >= 0.0) {
        finalColour = finalColour + diffuseColour * facing * lightColour;
    }

    // LIGHT 1
    lightPosition = vec4(u_LightData[LIGHTS_FLOATS_PER_LIGHT*1+2],
                         u_LightData[LIGHTS_FLOATS_PER_LIGHT*1+3],
                         u_LightData[LIGHTS_FLOATS_PER_LIGHT*1+4],
                         1);
    lightColour = vec4(u_LightData[LIGHTS_FLOATS_PER_LIGHT*1+5],
                       u_LightData[LIGHTS_FLOATS_PER_LIGHT*1+6],
                       u_LightData[LIGHTS_FLOATS_PER_LIGHT*1+7],
                       1.0) * u_LightData[LIGHTS_FLOATS_PER_LIGHT*1];

    lightVector = normalize((u_ViewMatrix * lightPosition).xyz - v.xyz);
    halfwayVector = normalize(lightVector + nv);

    facing = dot(normalVector, lightVector);
    if (facing >= 0.01) {
        vec4 qwe = diffuseColour * facing * lightColour;
// HERE .............
        finalColour = finalColour + qwe;  // takes 10 fps
// HERE ^^^^^^^^^^^^^
    }

    gl_FragColor = finalColour;
}

Answer 1

分支导致了这个。避免使用 ifs 和 for 循环。替换

if (facing >= 0.0) {
    finalColour = finalColour + diffuseColour * facing * lightColour;
}

与

finalColour += max(0.0, facing) * diffuseColour * lightColour;

和

if (facing >= 0.01) {
    vec4 qwe = diffuseColour * facing * lightColour;
    // HERE .............
    finalColour = finalColour + qwe;  // takes 10 fps
    // HERE ^^^^^^^^^^^^^
}

与

finalColour += step(0.01, facing) * facing * diffuseColour * lightColour;

即使您不需要计算某些值，也不要担心。由于着色器是并行执行的，因此您无法比最慢的实例快多少。

此外，您应该将尽可能多的东西移至顶点着色器，因为对于 fragment 着色器中的每个顶点和每个像素，它只会执行一次；基本上，您计算在顶点着色器中(三)插值良好的所有内容并将其作为变量传递:

• 灯光的位置和颜色
• 向量 L、V 和 H(至少在本例中)