Question

我需要帮助在游戏中组织着色器。

游戏使用顶点和像素着色器进行纹理和照明。有些物体是纹理的，有些只是有色的，然后有几种光照算法 - 光照贴图，漫反射和高光照明，一些只有一些物体得到的阴影生成等等。

我的第一个想法是拥有一个很棒的，漂亮的着色器技术，它可以根据参数处理所有这些。这很好维护（伪代码提供想法）：

float4 PixelShaderFunction(input)
{
    if (UseTexture)
        objectColor = tex2D(...)
    else
        objectColor = ObjectColor;

    if (UseAmbient)
        ...

    if (UseDiffuseLight)
        ...

    // etc...
}

然而表现不佳。

然后我创建了多种技术来避免if分支，因此每种技术只使用特定对象所需的内容。因此，如果对象不接受阴影，那里就没有代码。如果它没有镜面光，没有代码。另外，我将常用功能分组为功能。像这样（现在的真实代码）：

float4 Textured_PixelShader(Textured_VsOut input) : COLOR0
{
    float4 lightLevel = 0;
    float4 objectColor = GetObjColorTex(input.TexUV);

    // calculate main table lighting
    PsAddTableLight(input.WorldPosition, input.Normal, lightLevel);

    // calculate cloth lighting
    PsAddClothLight(input.WorldPosition, input.Normal, lightLevel);

    // calculate fill light - do we need it?
    PsAddFillLight(input.Normal, lightLevel);

    // add ambient light
    PsAddAmbientLight(lightLevel);

    // apply light
    PsApplyDiffuseLight(lightLevel, objectColor);

    // add speculars
    PsAddSpecularBlurred(input.WorldPosition, input.Normal, objectColor);

    // final work
    return PsFinalize(objectColor);
}

表现的改善是巨大的。

但是我在维护这个着色器时迷路了。每隔一天我就需要添加一种新技术，因为还没有texture + lightmap + this_kind_of_shadow + specular或我需要的任何组合。其中一些得到这样的名字，其他的得到它们所用的对象，因为只有一个对象有这样的组合。它变得一团糟。

我有两个问题：

为什么我不能拥有那些if陈述？我阅读了很多关于条件执行如何伤害GPU的内容，但我的ifs仅依赖于着色器参数，这些参数对于所有渲染像素（或顶点）具有相同的值。为什么他们不能快？我真的很想念他们。
将此代码划分为不同着色器/技术/文件的最佳方法是什么。有没有好的标准或规则？

Answer 1

为什么我不能拥有那些if语句？我阅读了很多关于条件执行如何伤害GPU的内容，但我的ifs仅依赖于着色器参数，这些参数对于所有渲染像素（或顶点）具有相同的值。为什么他们不能快？我真的很想他们。

思想：

主要问题在于，编译器只能看到一个布尔表达式，而不是您的变量是着色器常量的语义信息。它只是一个特殊情况，并且可能变得复杂，例如，如果您使用带有函数的更复杂的布尔表达式，它也只使用着色器常量。我认为为了防止着色器编译器开发人员的许多麻烦，他们选择让if尽可能通用。

事实：

正如HLSL-Documentation for if中所述，if有两种模式：flatten或branch。使用flatten，编译器会推出if的两侧，因此首先计算它们，然后从右侧获取结果。使用branch时，只执行右侧，因为首先计算布尔值，但只有在不使用任何梯度函数（如tex2D）时才能使用此模式，因为它们依赖于邻居片段，并且所以需要在每个片段上执行，不得跳过。在您的情况下，我非常确定您正在使用此类函数，因此编译器会为您的ifs选择flatten，从而导致完全执行且缓慢的着色器。

将此代码划分为不同着色器/技术/文件的最佳方法是什么。有没有好的标准或规则？

据我所知，没有好的标准，但我认为像Unity或Unreal这样的引擎是深入了解它们如何管理着色器的好地方。我最后一次查看Unreal时，他们会在需要时动态生成每个着色器，因此着色器代码是从其着色器构建器生成的，然后进行编译。

在我自己的小引擎中，我使用了与您类似的方法，但我没有使用动态分支，而是使用预处理程序指令#if, #elif, #else, and #endif。如果引擎遇到了一个needeed着色器，它会设置正确的定义，然后使用D3DCompile动态编译它们。为了防止口吃，我将已编译的着色器保存到光盘，在编译之前，我正在寻找着色器，如果之前已编译过。

HLSL - 组织着色器和技术，而不是迷路

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