针对移动端特性的渲染优化（续）
发表于2018-03-27
本篇文章主要和大家分享的是针对移动端特性的渲染优化。尽量使用direct rendering 模式，很多游戏使用了很多的后期处理，所以需要先渲染到贴图上，然后再一遍遍的blit 到屏幕上，blit操作是一个昂贵的操作，它涉及到对当前framelist data 的立即绘制（理论上framelist data越晚绘制越好，越利于延迟渲染），然后额外的framebuffer又增加了显存带宽的读取和写入。
1. 关于垂直同步，垂直同步首先有好处，例如在mali 的gpu上，设置垂直同步，同步帧率是30fps，显卡最多在两次同步间隔内绘制一次，这可以节省显卡的功耗，不过如果你的游戏帧率不够稳定，容易出现频繁的帧率低下，那么垂直同步有可能让情况变得更糟，例如一次较长的渲染结束后刚好遇到一次垂直同步刚开始，那么显卡又不得不等待下一次垂直同步过后才渲染，那么这次渲染就变得更长。下面1是良好的垂直同步节省gpu功率的情况，2是一种不良好的情况
2. 关于depth buffer， depth 的深度一般有16位 24位 32位，非32位的深度在gpu的cache性能不好，尽量考虑32bit
3. 关于mipmapping，mipmap会增大内存，但是在之前我们更多的关注它的好处是增强了远处物体的渲染效果，不会因为小像素采样大贴图导致的闪烁，但是对于移动端带宽功耗严重的情况下，mipmap还可以极大的增强的cache的命中率，减少对显卡内存的直接访问，减少带宽资源
4. 带宽，在移动端，bandwith是一个多种设备（cpu gpu audio等）共享的资源，而且处理器通过带宽对存储的访问是一个很耗电的操作，所以，尽可能的提高在gpu内部cache上访问的到的可能性，减少对内存访问。无论是对代码的cache，贴图的压缩，mimapmap都是在做这种努力
5. profile性能的时候尽量使用frametime而不用fps去统计，首先从profile上来讲能直接量化一帧性能的是帧时间，而帧率是帧时间的倒数，fps跟帧时间不是一个线性关系，例如从在每秒10fps的情况下，帧时间减少2ms，帧率只提高到10.2fps，而在25fps下，帧时间减少2ms，帧率确可以提高到26.3，所以可以看到在同样减少了时间消耗的情况下，在高帧率区间，减少相同的瓶颈，帧率会越来越快，而在低帧率区间，减少相同的瓶颈，确不能得到更大的进步，直观上说帧率是越优化越快的。结论就是我们通过fps的增长来衡量优化的好坏是不科学的，因为从30fps优化到35fps比从10fps优化到15fps要简单的多
6. 为什么drawcall这么慢？很多人讲我们要优化drawcall，并且说drawcall是优化了cpu瓶颈，而不是gpu瓶颈，为什么？drawcall字面上说不就是渲染次数么，那怎么就不是减少gpu瓶颈了？严格来说，这句话应该说是在几何数据量不变的情况下，分多个drawcall提交和少个drawcall提交对于cpu的性能损耗更大，首先从渲染上cpu和gpu是串联在前后的流水线上的两环，而gpu的运算能力要比cpu强很多，形象上可以看到gpu是一根粗水管，而cpu是一条细水管，在通常情况下，cpu提供过来的数据，对于gpu来说都是要更快处理完毕的，即cpu喂不饱gpu，也就是说对于相同量的数据，cpu连续的喂给gpu多次和一次喂多一点对于gpu来说区别不是很大，但是对于cpu就不一样的。一个drawcall涉及到渲染状态的设置和绘制数据的提交，在这个渲染状态的设置中，cpu端极有可能要发生（内存分配（api在cpu一侧的分配），数据拷贝（把数据从cpu一侧拷贝到gpu一侧，尽管移动端的显存和主存公用，但是数据存储的格式（如贴图）是不一样的，至少还要设计到格式的转换），组装command buffer，然后才能发送给gpu，这个过程中可能还要设计到同步和等待，例如一个vbo正在gpu被处理而我现在又要改变它重新告诉gpu怎么办，那是不是要等gpu处理完？如果不等待那是不是要复制一个新的？）。此外对同样一段大小的数据，分割成多个drawcall，导致了给gpu的数据流从多量少次变成了少量多次，使得gpu处于一种喂不饱状态，没有利用gpu的并行处理能力。 所以我们说drawcall是开销，不是说绘制次数多了成瓶颈，而是伴随着drawcall带来的cpu一侧的内存分配，数据拷贝，api调用，等待，同步，以及对gpu供给数据的低效造成的。
7. 渲染是一个流水线，在这个流水线上先后发生的会影响性能的依次可以分为cpu api（drawcall） 几何处理（vertex geometry shader） 原语汇编和三角形建立 像素处理 带宽这6大块。性能瓶颈可能同时存在几块上，有时候我们需要屏蔽其中几块去定位性能瓶颈，例如通过profile工具把framebuffer设置到极小可以屏蔽pixel的处理，采样一个虚假的极小的贴图可以屏蔽带宽的因素等等