Unity中Shader指令优化
文章目录
- 前言
- 解析一下不同运算、条件、函数所需的指令数
-
- 1、常数基本运算
- 2、变量基本运算
- 3、条件语句、循环 和 函数
前言
上一篇文章中，我们解析了Shader解析后的代码。我们在这篇文章中来看怎么实现Shader指令优化
- Unity中Shader指令优化（编译后指令解析）
解析一下不同运算、条件、函数所需的指令数
1、常数基本运算
在DirectX平台，常数运算是不占指令数的。但是，稳妥起见我们最好自己计算好常数计算的结果。防止其他平台认为常数运算需要占指令。
- Shader片元着色器中：
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
//常数基本计算
return 2 * 3;
}
- 编译后只有一个赋值给输出结果的指令：
ps_4_0
dcl_output o0.xyzw
0: mov o0.xyzw, l(6.000000,6.000000,6.000000,6.000000)
1: ret
定义临时存储变量，也是不消耗指令数的，对性能没有影响
- Shader片元着色器中：
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
//常数基本计算
fixed4 c = 0.2 * 3 / sin(4);
fixed4 c1 = c;
return c1;
}
- 编译后同样只有一个赋值给输出结果的指令：
ps_4_0
dcl_output o0.xyzw
0: mov o0.xyzw, l(-0.792809,-0.792809,-0.792809,-0.792809)
1: ret
2、变量基本运算
变量的基本运算，是会使用GPU计算指令的。因为变量在计算前是未知的，会预留计算指令
- Shader中：
- 属性面板定义一个四维向量
_Value(“Value”,Vector) = (0,0,0,0)
- 片元着色器中，使用该变量进行 加法 计算
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
//2、变量基本运算
float a = _Value.x;
float b = _Value.y;
float c = _Value.z;
float d = _Value.w;
float e = 1 + a;
return e;
}
- 编译后(使用了加指令)：
ps_4_0
dcl_constantbuffer CB0[3], immediateIndexed
dcl_output o0.xyzw
0: add o0.xyzw, cb0[2].xxxx, l(1.000000, 1.000000, 1.000000, 1.000000)
1: ret
- 变量进行减法运算
e = 1 - a;
- 编译后(使用了加指令)：
ps_4_0
dcl_constantbuffer CB0[3], immediateIndexed
dcl_output o0.xyzw
0: add o0.xyzw, -cb0[2].xxxx, l(1.000000, 1.000000, 1.000000, 1.000000)
1: ret
- 变量进行乘法运算(这里测试乘法，别使用 1 或 2，会自动转化为加法)
e = 3 * a
- 编译后(使用了乘指令)：
ps_4_0
dcl_constantbuffer CB0[3], immediateIndexed
dcl_output o0.xyzw
0: mul o0.xyzw, cb0[2].xxxx, l(3.000000, 3.000000, 3.000000, 3.000000)
1: ret
- 变量进行除法运算
e = 3 / a
- 编译后(使用了除法指令)：
ps_4_0
dcl_constantbuffer CB0[3], immediateIndexed
dcl_output o0.xyzw
0: div o0.xyzw, l(3.000000, 3.000000, 3.000000, 3.000000), cb0[2].xxxx
1: ret
- 变量进行多个相同运算
e = 3 * a * b;
- 编译后：
ps_4_0
dcl_constantbuffer CB0[3], immediateIndexed
dcl_output o0.xyzw
dcl_temps 1
0: mul r0.x, cb0[2].x, cb0[2].y
1: mul o0.xyzw, r0.xxxx, l(3.000000, 3.000000, 3.000000, 3.000000)
2: ret
- 变量进行乘加运算，对性能优化特别重要（特殊）
e = 3 * a + b;
- 编译后，会使用乘加指令（把乘法和加法合并成一个指令）
ps_4_0
dcl_constantbuffer CB0[3], immediateIndexed
dcl_output o0.xyzw
0: mad o0.xyzw, cb0[2].xxxx, l(3.000000, 3.000000, 3.000000, 3.000000), cb0[2].yyyy
1: ret
3、条件语句、循环 和 函数
- 条件语句
if(i.uv.x < 0.5)
{
i.uv.x = 1;
}
else
{
i.uv.x = 0;
}
return i.uv.x;
- 编译后：
这里我们可以使用 step 函数来替代 该 条件语句
替代后，虽然编译结果一样的。但是，这是因为 条件语句 的程序体太简单
如果遇到比较复杂的 条件语句，我们可以使用 结合 step 和 算法的方法 把条件语句剔除
使用 step 函数后：
return step(0.5,i.uv.x);
- 编译后
- 循环语句
float e = 0;
for(int i = 0;i < 5;i++)
{
e += 0.1;
}
return e;
- 编译后：
- mad指令优化：
优化前：
float e = (a + b) * (a - b);
return e;
- 编译后：
优化后：
float e = a * a * (-b * b);
return e;
- 编译后：
- 透过编译后的代码来直观的看出函数的内部执行（这里使用 normalize 来测试）
一维向量（常数）：
float e = normalize(a);
return e;
- 编译后：
多维向量归一化（编译后会使用点乘）
float e = normalize(_Value);
return e;
- 编译后：
- abs(如果abs传入的是单一参数，就不会多用指令。但是传入式子，会多用指令)
传入式子：
float e = abs(a * b);
return e;
- 编译后：
传入单一参数：
float e = abs(a) * abs(b);
return e;
- 编译后：
- 负号可以适当的移到变量中
移动前：
float e = -dot(a,a);
return e;
- 编译后：
移动后：
float e = dot(-a,a);
return e;
- 编译后：
- 尽量把同一维度的向量进行结合运算
结合前：
float3 e = _Value.xyz * a * b * _Value.yzw * c * d;
return fixed4(e,1);
- 编译后：
结合后：
float3 e = (_Value.xyz * _Value.yzw) * (a * b * c * d);
return fixed4(e,1);
- 编译后：
- asin / atan / acos开销很大，尽量不要使用 （这里使用asin测试）
float e = asin(a);
return e;
- 编译后
