iphone – 我如何提高我的自定义OpenGL ES 2.0深度纹理生成的性能？

我有一个开源的iOS应用程序，使用自定义OpenGL ES 2.0着色器来显示分子结构的3-D表示。它通过使用在矩形上绘制的程序生成的球面和柱面假象来实现这一点，而不是使用许多顶点构建这些相同的形状。这种方法的缺点是，这些假冒者对象的每个片段的深度值需要在片段着色器中计算，以在对象重叠时使用。

不幸的是，OpenGL ES 2.0 does not let you write to gl_FragDepth，所以我需要输出这些值到自定义深度纹理。我使用帧缓冲对象(FBO)传递我的场景，只渲染对应于深度值的颜色，结果存储到纹理中。这个纹理然后被加载到我的渲染过程的后半部分，其中生成实际的屏幕图像。如果该阶段的片段在屏幕上该点的深度纹理中存储的深度级别，则显示该片段。如果没有，它被抛。更多关于过程，包括图表，可以在我的帖子here中找到。

生成这种深度纹理是我的渲染过程中的瓶颈，我正在寻找一种方法，使其更快。它似乎慢于应该，但我不知道为什么。为了实现此深度纹理​​的正确生成，禁用GL_DEPTH_TEST，使用glBlendFunc(GL_ONE，GL_ONE)启用GL_BLEND，并将glBlendEquation()设置为GL_MIN_EXT。我知道以这种方式的场景输出不是基于瓦片的延迟渲染器上的最快的，像在iOS设备中的PowerVR系列，但我不能想到一个更好的方法来做到这一点。

我的深度片段着色器球体(最常见的显示元素)看起来是这个瓶颈的核心(Renderer Utilization in instruments)被锁定在99％，表明我受到片段处理的限制)。它目前看起来像下面这样：

precision mediump float;

varying mediump vec2 impostorSpaceCoordinate;
varying mediump float normalizedDepth;
varying mediump float adjustedSphereRadius;

const vec3 stepValues = vec3(2.0,1.0,0.0);
const float scaleDownFactor = 1.0 / 255.0;

void main()
{
    float distanceFromCenter = length(impostorSpaceCoordinatE);
    if (distanceFromCenter > 1.0)
    {
        gl_FragColor = vec4(1.0);
    }
    else
    {
        float calculatedDepth = sqrt(1.0 - distanceFromCenter * distanceFromCenter);
        mediump float currentDepthValue = normalizedDepth - adjustedSphereRadius * calculatedDepth;

        // Inlined color encoding for the depth values
        float ceiledValue = ceil(currentDepthValue * 765.0);

        vec3 intDepthValue = (vec3(ceiledvalue) * scaleDownFactor) - stepValues;

        gl_FragColor = vec4(intDepthValue,1.0);
    }
}

在iPad 1上，使用passthrough着色器显示(在iPhone 4上为18到35 ms)需要35 – 68 ms渲染一个DNA空间填充模型的框架。根据PowerVR PVRUniSCo编译器(their SDK的一部分)，此着色器最多使用11个GPU周期，最差为16个周期。我知道你建议不要在着色器中使用分支，但在这种情况下，导致更好的性能，否则。

当我简化它

precision mediump float;

varying mediump vec2 impostorSpaceCoordinate;
varying mediump float normalizedDepth;
varying mediump float adjustedSphereRadius;

void main()
{
    gl_FragColor = vec4(adjustedSphereRadius * normalizedDepth * (impostorSpaceCoordinate + 1.0) / 2.0,normalizedDepth,1.0);
}

它在iPad 1上需要18 – 35 ms，但在iPhone 4上只有1.7 – 2.4 ms。此着色器的GPU周期估计为8个周期。基于循环计数的渲染时间的变化看起来不是线性的。

最后，如果我只输出一个恒定的颜色：

precision mediump float;

void main()
{
    gl_FragColor = vec4(0.5,0.5,1.0);
}

iPad 1的渲染时间降至1.1 – 2.3 ms(iPhone 4上为1.3 ms)。

在第二个着色器的iPad和iPhone 4之间的渲染时间和突然变化的非线性缩放使我认为有一些我在这里丢失。包含这三种着色器变体的全源项目(查看SphereDepth.fsh文件并注释掉相应的部分)，如果您想自己尝试，可以从here下载测试模型。

如果你读了这么远，我的问题是：基于这个分析信息，我如何提高我的自定义深度着色器在iOS设备上的渲染性能？

precision mediump float;

varying mediump vec2 impostorSpaceCoordinate;
varying mediump float normalizedDepth;
varying mediump float adjustedSphereRadius;
varying mediump vec2 depthLookupCoordinate;

uniform lowp sampler2D sphereDepthMap;

const lowp vec3 stepValues = vec3(2.0,0.0);

void main()
{
    lowp vec2 precalculatedDepthAndAlpha = texture2D(sphereDepthMap,depthLookupCoordinatE).ra;

    float inCircleMultiplier = step(0.5,precalculatedDepthAndAlpha.g);

    float currentDepthValue = normalizedDepth + adjustedSphereRadius - adjustedSphereRadius * precalculatedDepthAndAlpha.r;

    // Inlined color encoding for the depth values
    currentDepthValue = currentDepthValue * 3.0;

    lowp vec3 intDepthValue = vec3(currentDepthvalue) - stepValues;

    gl_FragColor = vec4(1.0 - inCircleMultiplier) + vec4(intDepthValue,inCircleMultiplier);
}