mobile cpu上禁用alpha test的相關總結

時間 2019-11-19

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由於，每家芯片的特性不一樣，根據向framebuffer寫法的不一樣，分爲tile-based的mobile cpu，如ImgTec PowerVR ，ARM Mali，一部分老版本Qualcomm Adreno 。還有標準的direct（immediate ）的mobile cpu，如Nvida，Intel，Viante，以及一部分Qualcomm芯片（Qualcomm的Adreno.3xx系列後是能夠在這二者之間進行切換的）。對tile-based的GPU來講，一旦使用打開alpha test或者其餘discard功能的指令，就意味着這個fragment shader上再也不只繪製一次像素了。這樣會增長額外的性能消耗，因此通常都是建議用不實用alpha test，或者用alpha blend來代替。

tile-based gpu又分爲Tiled Deferred（PowerVR）和Tiled（Adreno，Mali），二者都是在tile裏進行渲染，而區別是TBR有本身的預處理，能夠只着色可見像素。

圖 1 三種管線。

TBDR，以蘋果設備用的ImgTec的PowerVR系列來講，在渲染處理時，會在fragment shading 階段提供，在每一個tile使用Deferred的方法，進行Hidden Surface Removal（HSR）的處理，原理是fs階段前，對多邊形進行預處理，決定它的哪一個像素會對最終結果產生貢獻，後面就只對這些像素進行着色。這個功能須要對不透明幾何體進行排序。也就是說，要進行這種優化，必需要確保必定有能遮擋的像素，然而使用帶有discard的shader指令，例如alpha-test，sample mask，alpha-to-coverage等等，會使得一些原本被遮擋的像素對最終結果產生貢獻，因此，這個特性可能只能對一部分物體產生做用，從而產生額外的狀態切換消費。以及該 fragment額外隱藏像素的處理。

圖2 ImgeTec的渲染處理

除此以外，ImgeTec還有另外一個depth-only pass功能，生成深度緩衝，再次進行渲染時，就能夠獲取每一個像素的可見深度，只有可見像素纔會進行處理。因此，對於蘋果設備來講，在CPU階段對不透明物體的那種從前向後預處理排序是沒有必要的。而是應該根據渲染狀態來排序。

圖3 ImgTec的渲染提示

TBR也上有提供相似的 HSR 方法，也就是 early z-cull ，使用粗糙，低精度和分辨率的Zbuffer進行depth-test，測試失敗的fragment則不傳說給rasterization。若是打開alpha test，後果跟TBDR也是相似的。

圖4 TBDR的Deferred vs TBR的 Early z

圖5 Qualcomm的TBR

而IMR上，仍是按照傳統方法，儘量的在CPU上進行Cull，以及從前向後進行距離排序，也提升erlay-z的效率。

不透明物體，early-z的overdraw測試，只有PowerVR不須要進行預先排序處理。紅色是從前向後繪製，藍色是從後向前繪製

如圖，當繪製透明和半透明混合物體時，必須使用discard命令的話，對性能的消耗仍是很大的

不一樣芯片上的的推薦繪製順序

OpenGL Insights Performance Tuning for Tile-Based Architectures

http://www.seas.upenn.edu/~pcozzi/OpenGLInsights/OpenGLInsights-TileBasedArchitectures.pdf