3D图形渲染通道负载优化的几种方法
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.
优化方法36条:
1. 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.
2. 使用多个streamsource, 比如SkinMesh渲染, 可以把顶点坐标和法线这些每一帧都要修改的数据放在一个动态VB中, 其它不需要修改的(如贴图坐标)放到一个静态VB中, 这样就减少了数据传输量.
3. 尽量使用16位的索引缓冲,避免32位的. 一方面浪费带宽, 一方面也不是所有的显卡都支持32位的索引缓冲.
4. 可以考虑使用vertex shader来计算静态VB中的数据.比如SkinMesh的顶点可以放到vectex shader中计算, 这样就可以避免每一帧都从AGP内存中向显存传送数据. 这样也可以使用静态VB了.
5. 坚决避免使用Draw**UP一族的函数来绘制多边形.
6. 在设计程序之前好好规划一下显卡内存的使用, 确保framebuffer, 贴图, 静态VB能够正好放入显卡的本地内存中.
7. 尽量使顶点格式大小是32字节的倍数.可以考虑使用压缩过的顶点格式然后用vertex shader去解. 或者留下冗余的部分, 使顶点大小刚好使32字节的倍数.
8. 顶点在顶点缓冲中的顺序尽量符合绘制的顺序, 考虑使用strips来代替list.
9. 如果可能尽量多的使用static vertex buffer代替dynamic vertex buffer
10. 动态VB使用DISCARD参数来lock更新, 使用NOOVERWRITE来添加.尽量不要使用不带参数的lock调用(0)
11. 尽量减少lock的次数, 有些东西并不一定非要每一帧都更新VB, 比如人物动画一般每秒钟更新30次VB基本上就够了.
12. 如果是因为需要绘制的顶点数据太多了可以考虑使用LOD, 但是现在的显卡的绘制能力都很强劲, 所以需要权衡一下LOD是否能够带来相应的好处, 如果过分的强化LOD很可能将瓶颈转移到CPU这边.
13. 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), 纹理自动生成的开启也会增加顶点的计算量. 如果贴图坐标变换矩阵不是单位矩阵, 也会造成顶点计算量的增加, 所以如果纹理变换已经结束, 记得要将纹理变换矩阵设为单位矩阵同时调整贴图坐标.
14. 避免Vertex shader指令数量太多或者分支过多, 尽量减少vertex shader的长度和复杂程度. 尽量使用swizzling代替mov
15. 如果图象质量方面的计算(pixel shader)范围很大, 并且很复杂, 可以考虑试试全屏反走样.说不定更快.
16. 尽量按照front – back的顺序来绘制.
17. 在shader中判断Z值可以避免绘制不可见的象素, 但是nvidia建议简单的shader不要这么做.(Don’t do this in a simple shader)
18. 如果可能, 尽量使用vertex shader来代替pixel shader.将计算从逐象素变成逐顶点.
19. 尽量降低贴图的大小.过大的贴图可能造成贴图cache过载, 从而导致贴图cache命中降低.过大的贴图会导致显存过载, 这时候贴图是从系统内存中取的.
20. 只要可能就用16位色的贴图, 如环境贴图或者shadow map.它们用32位色的贴图实在是浪费.
21. 考虑使用DXT 贴图压缩
22. 如果可能,使用简单的贴图过滤或者mip map, 除非必要否则尽量不要使用三线过滤和各项异性过滤. light map 和 环境贴图基本上都不需要使用它们.
23. 只有真正需要修改的贴图才使用Dynamic, 并且使用DISCRAD和WRITEONLY来lock
24. 太多的帧缓冲读写可以考虑关闭Z-Writes如有些多pass的渲染中的后续pass或者粒子系统等半透明几何物体（如果可以）
25. 可能的话尽量使用alpha test代替alpha blending
26. 如果不需要stencil buffer就尽量使用16位的Z buffer
27. 减小RenderTarget 贴图的大小, 如shadow map 环境贴图. 可能根本不需要那么大效果就很好.
28. Stencil 和 Z buffer 尽量一起clear. 他们本来就是一块缓冲.
29. 尽量减少渲染状态的切换, 尽量一次画尽可能多的多边形.（根据显卡性能决定最多画多少， 不过一般再多也不会多到哪里去。 除非你根本不需要贴图和渲染状态的切换）
30. 尽量使用shader来代替Fixed Pipeline.
31. 尽量使用shader来实现来取代Multipass渲染效果.
32. 尽量优先先建立重要的资源, 如Render target, shaders, 贴图, VB, IB等等.以免显存过载的时候它们被创建到系统内存中.
33. 坚决不要在渲染循环中调用创建资源
34. 按照shader和贴图分组后再渲染.先按照shaders分组再按贴图.
35. Color Stencil Z buffer尽量在一次Clear调用中清除.
36. 一个Vertex buffer 的大小在2M-4M之间最好.
