HLSL - 组织着色器和技术，不会迷路

游戏使用顶点和像素着色器进行纹理和照明。一些物体纹理，其他只是有色，然后有几个照明算法 - 光照贴图，漫反射和镜面光照，一些只有一些物体得到的影子等。

我的第一个想法是有一个大的，漂亮的着色技术它可以根据参数处理所有事情。这是伟大的，以保持（伪代码给想法）：

float4 PixelShaderFunction(input) 
{ 
    if (UseTexture) 
     objectColor = tex2D(...) 
    else 
     objectColor = ObjectColor; 

    if (UseAmbient) 
     ... 

    if (UseDiffuseLight) 
     ... 

    // etc... 
}

但是表现得很差。

然后我创建了多种技术来避免if分支，所以每种技术只使用特定对象所需的东西。所以如果对象不接受阴影，那里没有代码。如果它没有使镜面光线，没有代码。另外我将通用功能分组到功能中。像这样（真实代码现在）：

float4 Textured_PixelShader(Textured_VsOut input) : COLOR0 
{ 
    float4 lightLevel = 0; 
    float4 objectColor = GetObjColorTex(input.TexUV); 

    // calculate main table lighting 
    PsAddTableLight(input.WorldPosition, input.Normal, lightLevel); 

    // calculate cloth lighting 
    PsAddClothLight(input.WorldPosition, input.Normal, lightLevel); 

    // calculate fill light - do we need it? 
    PsAddFillLight(input.Normal, lightLevel); 

    // add ambient light 
    PsAddAmbientLight(lightLevel); 

    // apply light 
    PsApplyDiffuseLight(lightLevel, objectColor); 

    // add speculars 
    PsAddSpecularBlurred(input.WorldPosition, input.Normal, objectColor); 

    // final work 
    return PsFinalize(objectColor); 
}

性能的提高是巨大的。

但是我在维护着色器时迷路了。每隔一天我需要添加一项新技术，因为还没有组合texture + lightmap + this_kind_of_shadow + specular或任何我需要的。他们中的一些人得到这样的名字，另一些人则以他们所使用的对象命名，因为只有一个具有这种组合的对象。它变得一团糟。

我有那么两个问题：

为什么我不能有那些if报表？我读了很多关于条件执行如何伤害GPU的内容，但是我的ifs只依赖于所有渲染像素（或vert）具有相同值的着色器参数。为什么他们不能很快？我真的很想念他们。
将此代码分成不同的着色器/技术/文件的最佳方式是什么？有没有好的标准或规则？

来源

2017-01-06 Arek

为什么我不能有那些if语句？我读了很多关于条件执行如何伤害GPU的内容，但是我的ifs只依赖于所有渲染像素（或vert）具有相同值的着色器参数。为什么他们不能很快？我真的很想念他们。

思考：

主要的问题是在这里，编译器只看到一个布尔表达式，而不是语义信息，你的变量是着色器常量。这只是一种特殊情况，并且可能会变得复杂，例如，如果您使用带有函数的更复杂的布尔表达式，它也只使用着色器常量。我认为要防止着色器编译器开发人员遇到很多麻烦，他们会选择让它们像现在一样普通。

事实：

如HLSL-Documentation for if所述，有两种模式，如果，无论是flatten或branch。通过编译器flatten，编译器会翻出if的两侧，所以首先计算它们，然后从右侧获取结果。由于branch只执行右侧，因为首先评估布尔值，但只有在不使用像tex2D这样的任何渐变函数时才能使用此模式，因为它们依赖于相邻片段，因此需要在每个片段不得跳过。在你的情况下，我非常确定你正在使用这样的函数，所以编译器为你的ifs选择了flatten，这导致了一个完全执行和缓慢的着色器。

将此代码分成不同着色器/技术/文件的最佳方法是什么？有没有好的标准或规则？

就我所知没有很好的标准，但我认为像Unity或Unreal这样的引擎是一个很好的地方有更深入的了解，他们如何管理着色器。上一次查看虚幻时，它们会在需要时动态生成每个着色器，因此着色器代码将从其着色器生成器生成，然后编译该着色器生成器。

在我自己的小引擎中，我使用了与您类似的方法，但不使用动态分支，而是使用预处理器指令#if, #elif, #else, and #endif。如果引擎遇到需要渲染的着色器，它会设置正确的定义，然后用D3DCompile动态编译它们。为了防止口吃，我将编译的着色器保存为光盘，并在编译之前，我正在寻找着色器，如果它已经被编译过。

来源

2017-01-09 20:58:25 Gnietschow

不幸的是，我似乎无法按照自己的方式（动态编译），因为monogame不支持它，即使它只会限于某些平台。但这是我认可的伟大而有价值的答案 - 谢谢。 – Arek

至于为什么'如果'很慢 - 我仍然不确定，但很快就会做一些复验来验证性能放缓。根据所有来源，它应该是快速的，因为对于所有呈现的东西，“if”条件是相同的。 – Arek

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