DirectX 11，结合像素着色器以防止瓶颈

Question

我正在尝试使用 GPU 实现一种复杂的算法。唯一的问题是硬件限制，最大可用功能级别为 9_3。

算法基本上是两个图像的“立体匹配”算法。由于上述限制，所有计算都必须仅在顶点/像素着色器中执行（没有可用的计算 API）。顶点着色器在这里相当无用，所以我将它们视为直通顶点着色器。

让我简要描述一下算法：

1. 取两张图像并计算成本体积图（基本上将 RGB 转换为灰度 -> 将右图像转换为 D 并从左图像中减去它）。对于生成 Texture3D 的不同 D，此步骤重复大约 20 次。

   这里的问题：我不能简单地创建一个像素着色器来计算 由于 Pixel 的大小限制，一口气重复了 20 次 着色器（最多 512 个算术），所以我不得不在循环中调用 Draw() 在 C++ 中，在所有操作都完成时不必要地涉及 CPU 同样的两张图片 - 在我看来，我有一个瓶颈。我知道有多个渲染目标，但是：有最大值。 8 个目标（我需要 20+），如果我想在一个像素着色器中生成 8 个结果，我会超出它的大小限制（我的硬件为 512 算术）。

2. 然后我需要计算每个计算的纹理框过滤器，其中 r > 9。

   这里的另一个问题： 因为窗口太大，我需要将框过滤分成两个像素着色器（分别垂直和水平方向），因为循环展开阶段会导致代码很长。这些循环的手动实现无济于事，因为它仍然会创建大像素着色器。所以另一个这里的瓶颈 - CPU 需要参与将结果从临时纹理（V 通道的结果）传递到第二通道（H 通道）。

3. 然后在下一步中，对来自第一步和第二步的每对结果应用一些算术运算。

   我的发展还没有到这里，所以不知道什么样的瓶颈在等着我。

4. 然后根据步骤 3 中的像素值为每个像素获取最小 D（第 1 步中的参数值）。

   ...与第 3 步相同。

这里基本上是一个非常简单的图表，显示了我当前的实现（不包括步骤 3 和 4）。

红点/圆圈/任何东西都是临时缓冲区（纹理），其中存储部分结果，并且每个红点 CPU 都会参与其中。

问题1： 是不是可以让GPU知道如何在不涉及CPU并导致瓶颈的情况下将每个分支形式执行到底？ IE。一次性对图形管道序列进行编程，然后让 GPU 完成它的工作。

另外一个问题关于渲染到纹理的事情：即使在 Draw() 方法调用和像素/顶点着色器切换之间，所有纹理是否一直驻留在 GPU 内存中？或者发生从 GPU 到 CPU 的任何传输......因为这可能是另一个导致瓶颈的问题。

任何帮助将不胜感激！

提前谢谢你。

最好的问候， 卢卡斯

Answer 1

在像素着色器中编写计算算法可能非常困难。为9_3 目标编写这样的算法是不可能的。限制太多。但是，好吧，我想我知道如何解决您的问题。

1.着色器重复

首先，不清楚，这里的“瓶颈”是什么。是的，理论上，for 循环中的绘制调用是性能损失。但它有瓶颈吗？您的应用程序真的会在这里失去性能吗？多少？只有分析器（CPU 和 GPU）才能回答。但要运行它，您必须首先完成您的算法（阶段 3 和 4）。所以，我最好坚持当前的解决方案，并开始实现整个算法，然后分析并修复性能问题。

但是，如果您准备好进行调整……常见的“重复”技术就是实例化。您可以再创建一个顶点缓冲区（称为实例缓冲区），其中包含的参数不是针对每个顶点，而是针对一个绘制实例。然后，您只需拨打一个DrawInstanced() 即可完成所有工作。

对于您的第一阶段，实例缓冲区可以包含您的D 值和目标Texture3D 层的索引。您可以从顶点着色器中传递它们。

与往常一样，您需要权衡：代码的简单性与（可能）性能之间的关系。

2。多遍渲染

需要 CPU 参与来传递临时纹理的结果（结果 V pass) 到第二个 pass (H pass)

通常，您会像这样进行链接，因此不涉及 CPU：

// Pass 1: from pTexture0 to pTexture1
// ...set up pipeline state for Pass1 here...
pContext->PSSetShaderResources(slot, 1, pTexture0); // source
pContext->OMSetRenderTargets(1, pTexture1, 0);      // target
pContext->Draw(...);

// Pass 2: from pTexture1 to pTexture2
// ...set up pipeline state for Pass1 here...
pContext->PSSetShaderResources(slot, 1, pTexture1); // previous target is now source
pContext->OMSetRenderTargets(1, pTexture2, 0);
pContext->Draw(...);
// Pass 3: ...

请注意，pTexture1 必须同时具有 D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE 和 D3D11_BIND_RENDER_TARGET 标志。您可以有多个输入纹理和多个渲染目标。只要确保，每一次下一次传递都知道前一次传递的输出。 如果之前的 pass 使用的资源比当前的多，不要忘记取消绑定 unneeded，以防止难以发现的错误：

pContext->PSSetShaderResources(2, 1, 0);
pContext->PSSetShaderResources(3, 1, 0);
pContext->PSSetShaderResources(4, 1, 0);
// Only 0 and 1 texture slots will be used

3。资源数据位置

所有纹理是否一直驻留在 GPU 内存中，甚至在 Draw() 方法调用和像素/顶点着色器切换？

我们永远无法知道。驱动程序为资源选择合适的位置。但是，如果您有使用DEFAULT 使用率和0 CPU 访问标志创建的资源，您几乎可以肯定它总是在显存中。

希望对您有所帮助。编码愉快！