网格着色器的最佳实践

网格着色器是最近添加到编程管道中的一种，旨在克服经典几何管道使用的固定布局的瓶颈。本文介绍了 DirectX 和 Vulkan 开发人员的最佳实践。

图 1 网格着色器替代几何体管道

推荐：

分割数据时，使用 64 个唯一顶点和 126 个三角形基本体的值，中间甜点为 40 和 84 。这里的重点是组织实现，以便直接使用不同的分段进行实验。

尽可能减少放大和网格着色器中的有效负载大小：

使用位压缩和量化表示

用重心替换属性，并允许像素着色器获取和插值属性

网格和放大着色器阶段为 LoD 选择和进一步剔除策略提供了机会。这些可在不同粒度下实现，例如：

在 AS 阶段：剔除簇或进行管道 LoD 决策

在 MS 阶段：剔除单个原语

如果很简单，可以提前做出决策，并使用应用程序中可用的推断数据。这样可以节省大量的工作。请记住，不需要模拟更复杂的剔除方案，默认情况下，硬件会有效地模拟这些方案。

在处理程序实例化时，依赖放大着色器和网格着色器，例如头发或植被、 iso 曲面（流体模拟、医学成像中的体素数据）、从 3D 扫描获得的资源、 LOD 以及 CAD 应用程序中经常遇到的一般详细模型。

考虑特殊网格的拓扑连通性。与显示稀疏拓扑的网格（如粒子）相比，我有单独的实现来处理密集拓扑。

请注意，放大着色器阶段会增加开销，尽管通常这可以忽略不计。

Vulkan：

与 DX 相比，VK_NV_mesh_shader中的网格着色器允许对网格输出进行任意读写访问，这些输出是预先分配的。您可以通过直接使用或重新调整这些输出的用途来获得性能，并避免额外的共享内存分配。

不推荐：

避免放大着色器的大输出，因为这会导致严重的性能损失。通常，我们鼓励灵活的实现，允许微调。考虑到这一点，有许多通用因素会影响性能：

有效载荷的大小。 AS 有效负载最好保持在 108 / 236 字节以下。

放大着色器的调用次数。

由相应放大着色器发射的网格着色器数（放大率）。

不要尝试使用放大和网格着色器模拟固定函数管道，因为这可能会增加冗余。

避免在每一帧的新网格中分割，并考虑脱机烘焙这些数据，这允许在空间或顶点重用中优化网格。

关于作者

wnger：

Ana Mihut 是 NVIDIA 的图形开发工程师，她专注于游戏引擎中新渲染技术的优化和集成。在 NVIDIA 之前，她在 Foundry 担任渲染软件工程师，致力于电影 VFX 渲染。安娜拥有博士学位。纽卡斯尔大学计算机科学专业

Christoph Kubisch 是 NVIDIA 公司的高级开发技术工程师，专注于 OpenGL 和 Vulkan 实时渲染技术，适用于 CAD / DCC 和科学应用。他与外部合作伙伴和 NVIDIA 的内部团队合作，优化当前和未来的渲染算法。在加入 NVIDIA 之前， Christoph 是马格德堡 Otto von Guericke 大学医学数据集硬件加速可视化技术的研究人员。此外，他还作为技术艺术家创作游戏艺术、技术和 DCC 插件开发。

Manuel Kraemer 目前在 NVIDIA 担任图形软件工程师，专注于高性能几何图形处理。在此之前，他曾在皮克斯、迪士尼动画、双底片和英国广播公司担任多个电影、动画和电视项目的技术总监。

审核编辑：郭婷