graphics - 使用 Direct3D 时，CPU 上执行了多少数学运算？

Question

上下文:我才刚刚开始。我什至没有接触 Direct3D 11 API，而是着眼于理解管道等。

从网络上流传的文档和信息来看，应用程序似乎正在处理一些计算。也就是说，计算不是简单地向 GPU 提供矩阵相乘，而是由在 CPU 上运行的数学库完成。我没有任何特定的资源可以指向，尽管我想我可以指向 XNA Math Library或 2 月份 DX SDK 中提供的示例。当您看到像 mViewProj = mView * mProj; 这样的代码时，该投影是在 CPU 上计算的。还是我错了？

如果你正在编写一个程序，屏幕上可以有 10 个立方体，你可以移动或旋转立方体以及视点，你会在 CPU 上进行什么计算？我想我会存储单个立方体的几何形状，然后转换代表实际实例的矩阵。然后我似乎会使用 XNA 数学库或我选择的另一个数学库来转换模型空间中的每个立方体。然后获取世界空间中的坐标。然后将信息推送到GPU。

CPU 上的计算量相当大。我错了吗？

• 我是否基于太少的信息和理解而得出结论？
• 如果答案是 STFW，我应该通过 Google 搜索哪些术语？
• 或者，如果我是对的，为什么这些计算不被推送到 GPU？

编辑:顺便说一下，我没有使用 XNA，但文档指出 XNA 数学库取代了以前的 DX 数学库。 (我将 SDK 中的 XNA 库视为纯粹的模板库)。

Answer 1

“我是否基于太少的信息和理解而得出结论？”

这并不是一件坏事，因为我们都这样做，但总而言之:是的。

GPU 正在执行的操作通常取决于 GPU 驱动程序和您的访问方法。大多数时候你真的不关心或不需要知道(除了好奇和一般理解)。

对于mViewProj = mView * mProj;这很可能发生在 CPU 上。但负担并不大(最多以100个周期计算)。真正的技巧是新的 View 矩阵在“世界”上的应用。每个顶点都需要或多或少地进行变换，以及着色、纹理、光照等。如果这项工作将在 GPU 中完成，那么所有这些工作(如果在 CPU 上完成，速度会非常快)。

通常，您会对世界进行高级别的更改，可能需要 20 个 CPU 密集型计算，而 GPU 负责根据更改渲染世界所需的数百万或数十亿次计算。

在您的 10 个立方体示例中:您为每个立方体提供一个转换，创建转换所需的任何数学运算均受 CPU 限制(有异常(exception))。您还可以为 View 提供一个变换，同样，创建变换矩阵可能会受到 CPU 限制。一旦你有了 11 个新矩阵，你就可以将它们应用到世界上。从硬件的角度来看，需要将 11 个矩阵复制到 GPU...这会发生得非常非常快...一旦复制完成，CPU 就会完成，GPU 将根据新数据重新计算世界，将其渲染为一个缓冲区并将其拉到屏幕上。因此，对于 10 个立方体，CPU 密集型计算是微不足道的。

查看 XNA 项目的一些反射(reflect)代码，您将看到计算在哪里结束，XNA 开始在哪里(XNA 会做 GPU 中可能做的一切事情)。