通过更改UV坐标在金属中发生意外的性能下降

Question

下面是一个简单的顶点和片段着色器组合，其中metal表示64个相同的2D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); 
}; 

采样是使用归一化的坐标，以便du和dv的范围可以从0到1，并控制如何大纹理的剪辑的将被采样开始在左下角。

看来我对如何在金属中进行取样工作存在误解。无论du和dv是什么值，我都希望计算成本保持不变。但是，当我将du和dv增加到1时，帧频下降。我没有使用任何mipmapping，也没有更改屏幕上栅格化四边形的大小。线性滤波的影响更加剧烈，但最接近的滤波也会发生。在我看来，由于绘制到屏幕上的像素数量相同，因此GPU上的负载不应取决于du和dv。我错过了什么？

编辑：这是我的采样器和附色：

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 

Answer 1

当你增加du和dv您的股四头肌是显示您更多的质感。 GPU倾向于使用纹理数据的小型高速缓存，并且当您显示更多纹理时，您将更多地丢弃和重新填充该高速缓存。

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，但由于您的片段着色器除了纹理拾取几乎没有什么功能，所以并不意外这是你的瓶颈。因此，改变你的紫外线对性能有影响并不奇怪。

令人惊讶的是，在这些非常强大的设备上，当你所做的只是渲染64个四边形（特别是iPad Pro是一个非常强大的设备）时，帧速率会降到60以下。也就是说，也许如果所有64个四边形都覆盖了大部分屏幕，那么帧率下降可能是可以理解的。

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

真正的大赢家可能是启用mipmapping。假设du和dv的值很高，最终会使纹理最小化，然后使用mipmapping可以提供巨大的性能优势，并且作为额外的好处，纹理也会更加美观（它将修复混叠）。 33％的纹理记忆增加并不是一个坏的回报。