通過更改UV座標在金屬中發生意外的性能下降

Question

下面是一個簡單的頂點和片段着色器組合，其中metal表示64個相同的2D四邊形。

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); 
}; 

採樣是使用歸一化的座標，以便du和dv的範圍可以從0到1，並控制如何大紋理的剪輯的將被採樣開始在左下角。

看來我對如何在金屬中進行取樣工作存在誤解。無論du和dv是什麼值，我都希望計算成本保持不變。但是，當我將du和dv增加到1時，幀頻下降。我沒有使用任何mipmapping，也沒有更改屏幕上柵格化四邊形的大小。線性濾波的影響更加劇烈，但最接近的濾波也會發生。在我看來，由於繪製到屏幕上的像素數量相同，因此GPU上的負載不應取決於du和dv。我錯過了什麼？

編輯：這是我的採樣器和附色：

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

當你增加du和dv您的股四頭肌是顯示您更多的質感。 GPU傾向於使用紋理數據的小型高速緩存，並且當您顯示更多紋理時，您將更多地丟棄和重新填充該高速緩存。

抖動紋理緩存將使用更多的內存帶寬，這是一個相當有限的資源，通常紋理內存帶寬不是瓶頸，但由於您的片段着色器除了紋理拾取幾乎沒有什麼功能，所以並不意外這是你的瓶頸。因此，改變你的紫外線對性能有影響並不奇怪。

令人驚訝的是，在這些非常強大的設備上，當你所做的只是渲染64個四邊形（特別是iPad Pro是一個非常強大的設備）時，幀速率會降到60以下。也就是說，也許如果所有64個四邊形都覆蓋了大部分屏幕，那麼幀率下降可能是可以理解的。

爲了提高性能，您需要減少需要由GPU剷除的紋理數據量。從32位紋理格式（8888）更改爲16位（565/4444）或4位（PVRTC壓縮紋理）會產生很大的影響。

真正的大贏家可能是啓用mipmapping。假設du和dv的值很高，最終會使紋理最小化，然後使用mipmapping可以提供巨大的性能優勢，並且作爲額外的好處，紋理也會更加美觀（它將修復混疊）。 33％的紋理記憶增加並不是一個壞的回報。