Сергей Ваткин - DirectX 8. Начинаем работу с DirectX Graphics
Рассмотрим их по порядку, причем начнем с конца.
3. Оптимизация алгоритмовМы интересуемся только графической частью приложения, поэтому здесь главное правило, как и в программировании:
Если можно что-то сделать вне цикла — делай это вне цикла.
Если можешь создать таблицу с параметрами и ее использовать — создай и используй.
Если можешь что-то не считать — не считай это.
А главное, если есть возможность что-то ускорить, то эту возможность нельзя упускать.
Создание таблицы синусов и косинусов для быстрого преобразования Фурье (задачи распознавания образов и шифрования), вместо использования функций позволяет увеличить скорость расчета на порядки.
Если можно обновлять информацию не для каждого фрейма, а хотя бы для каждого второго, то рост производительности в этой части будет на 100%.
Если используются функции (для сглаживания пути или формирования волн на воде), то создание таблиц значений и интерполяция между ними может дать значительный прирост. Если вершина не попала на экран ее можно смело не рисовать (здесь нужна аккуратность — быстрый алгоритм отсечения и невидимые полигоны на сцене предпочтительнее, чем ни одного лишнего и чистый qsort для сортировки). С сортировкой вообще нужно быть осторожным — мы не можем предсказать разброс значений в массиве, а значит, не можем предсказать время выполнения сортировки методами типа "разделяй и властвуй" (qsort), поэтому возможен предварительный разброс значений и последующая быстрая сортировка, или сортировка маленьких массивов методами типа "Пузырек" (все знают как плохо работает qsort в случае обратной упорядоченности массива или массива с большим количеством повторяющихся значений).
2. Оптимизация процессорной части приложенияИнтересно, что для этой части предлагаются только методы оптимизации выполнения на уровне аппаратуры, но забывать про оптимизацию параллельности выполнения тоже не стоит. Мы имеет не один процессор, а два: CPU и GPU. В GPU работа хорошо распараллеливается, и мы за ней не следим, но есть ряд операций, выполнение которых заставляет процессор простаивать, поэтому ТАКИЕ операции нужно стараться уменьшать в количестве и следовать рекомендациям, приведенным в части статьи, посвященной непосредственно примерам. Кстати в этом процессе может помочь Statistical Driver от NVIDIA, но его нужно получать непосредственно от NVIDIA, а для этого необходимо стать регистрированным разработчиком на developer.nvidia.com.
Итак, самое главное
1 удаляем непосредственное преобразование типа float к типу long или int.
Каждый раз, когда вы пишите
int i = f; // f - float, вы неявно вызываете функцию ftol() или ftoi(), поэтому лучше так:
Вместо:
int i = f; // вызов __ftoi()
Пишем:
__inline void myftol(int *i, float f) {
__asm fld f;
__asm mov edx, I
__asm fistp[edx];
}
//…
MyFtoL(&i, f);
Либо используем недокументированный переключатель оптимизации /QIfist чтобы избежать вызовов __ftol().
2 Не используем fsqrt — 79 циклов это слишком долго.
Достаточно качественная реализация приведена в NVToolkit (MUST HAVE для всех кто программирует графику, но не хочет лезть в математику). Полный архив NVToolkit можно скачать с http://developer.nvidia.com/. Когда я ее выкачивал он лежал по адресу http://developer.nvidia.com/docs/IO/1208/ATT/NVTK_no_libs.zip.
/********************************************************************* ulSqrt.cpp
Copyright (C) 1999, 2000 NVIDIA Corporation
This file is provided without support, instruction, or implied warranty of any kind.
NVIDIA makes no guarantee of its fitness for a particular purpose and is not liable under any circumstances for any damages or loss whatsoever arising from the use or inability to use this file or items derived from it.
Comments:
*********************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <windows.h>
static float _0_47 = 0.47f;
static float _1_47 = 1.47f;
float__fastcall ulrsqrt(float x) {
DWORD y;
float r;
_asm {
mov eax, 07F000000h+03F800000h // (ONE_AS_INTEGER<<1) + ONE_AS_INTEGER
sub eax, x
sar eax, 1
mov y, eax // y
fld _0_47 // 0.47
fmul DWORD PTR x // x*0.47
fld DWORD PTR y
fld st(0) // y y x*0.47
fmul st(0), st(1) // y*y y x*0.47
fld _1_47 // 1.47 y*y y x*0.47
fxch st(3) // x*0.47 y*y y 1.47
fmulp st(1), st(0) // x*0.47*y*y y 1.47
fsubp st(2), st(0) // y 1.47-x*0.47*y*y
fmulp st(1), st(0) // result
fstp y
and y, 07FFFFFFFh
}
r = *( float *)&y;
// optional
r = (3.0f - x * (r * r)) * r * 0.5f; // remove for low accuracy
return r;
}
/*
sqrt(x) = x / sqrt(x)
*/
float __fastcall ulsqrt(float x) {
return x * ulrsqrt(x);
}
3 Нормализация векторов. Обычно делают неправильно, но сначала код:
//Обычно делают так:
void normaliseNormalise(Vector *v) {
float L, L_squared, one_over_L;
L_squared = (v->x * v->x) + (v->y * v->y) + (v->z * v->z);
L = sqrt(L_squared);
one_over_L = 1.0 / L;
v->x = v->x * one_over_L;
v->y = v->y * one_over_L;
v->z = v->z * one_over_L;
}
// А можно так:
#define ONE_AS_INTEGER ((DWORD)(0x3F800000))
float __fastcall InvSqrt(const float & x) {
DWORD tmp = ((ONE_AS_INTEGER << 1) + ONE_AS_INTEGER - *(DWORD*)&x) >> 1;
float y = *(float*)&tmp;
return y * (1.47f - 0.47f * x * y * y);
}
void Normalise(Vector *v) {
float L_squared, one_over_L;
L_squared = (v->x * v->x) + (v->y * v->y) + (v->z * v->z);
one_over_L = InvSqrt(L_squared);
v->x = v->x * one_over_L;
v->y = v->y * one_over_L;
v->z = v->z * one_over_L;
}
По-моему комментарии излишни :).
4 Разворачивание циклов
Обычно циклы разворачиваются. Наша цель максимально эффективно использовать кэш процессора, поэтому слишком глубокого разворачивания не нужно, достаточно повторений в цикле.
Для этого используем макросы, но оставляем возможность переключится на функции и не развернутые циклы для отладки (Отладка развернутых циклов сложна и неинформативна).
Опасайтесь разбухания кода!
Измеряйте производительность кода постоянно, причем желательно вести базу данных, в которой будут указываться не только изменения в коде, но и изменения в производительности. Особенно такие базы полезны при работе с несколькими программистами графического ядра приложения.
1. Оптимизация рендерингаБлагодатная тема для описания, существует огромное количество способов сделать неправильно и один способ сделать правильно (Это заявление не относится к операционной системе Windows, для нее правильнее другое: Существует огромное количество способов сделать правильно, но они устарели и их лучше не использовать, а самый лучший способ — это как раз тот, в который мы недавно добавили большое количество NOP'ов и он работает как раз так, чтобы чуть-чуть тормозить на средней системе :)).
DirectX 8 и, в частности, Direct3D8 - это безусловно самая лучшая разработка Корпорации (ведь мы уже смело можем ТАК ее называть).
Итак, следуйте следующим указаниям:
1. Не используйте "тяжелые" функции в цикле рендеринга. Всегда функции
ValidateDevice(), CreateVB(), CreateIB(), DestroyVB(), Optimize(), Clone(), CreateStateBlock(), AssembleVertexShader()
помещайте в загрузку сцены и НИКОГДА в цикл рендеринга приложения. Создание буфера вершин может занять до 100 ms!
2. Использование DrawPrimitiveUP() является ошибкой, вызывает задержки в работе процессора и всегда вызывает дополнительное копирование вершин.
3. Не позволяйте художникам контролировать ваш код. Если вам необходимо рисовать по 200+ вершин за проход, то геометрия должна удовлетворять этому требованию. Позволите себе рисовать по 2 вершины за вызов — и вы ТРУП :(.
4. Сортируйте по текстурам и по шейдерам. Если сложно сортировать по обоим параметрам, используйте кэширование. Создаем большую текстуру 4K×4K, в нее копируем текстуры, используемые в сцене, подправляем текстурные координаты геометрии и рисуем большой кусок с одной текстурой сортированный по шейдерам. Либо готовим геометрию таким образом, чтобы это кэширование не требовалось.
5. Стараемся использовать как можно меньшее количество буферов вершин. Смена буфера очень "тяжелая" операция и дорого нам стоит. Поэтому
6. Загружаем модели в сцене в минимальное количество буферов.
7. Используем минимальное количество разновидностей FVF, если возможно — то один общий FVF (Максимального размера).
8. Доступ к буферу асинхронный, поэтому мы можем одновременно рисовать модель из одной части буфера и изменять значения в другой.
9. Всегда считайте данные в видеокарте, как доступные только для записи.
10. Если вам необходимо восстанавливать состояние буфера, храните две копии.
