promishlennie_ubersheyderi

Шейдинг-система. Требования.
Богатые возможности реализации материалов
Поддержка нескольких механизмов освещения
Максимальная производительность без скачкообразных провалов
Мультиплатформенность с возможностью локальной специализации
Минимальный объем памяти для ресурсов

uber shader. Один шейдер.
По шейдеру на фичу материала / схему лайтинга
Сложно программировать и поддерживать
Неудобно выбирать шейдер в рантайме
Мультипасс лайтинг
Vertex processing and memory bandwidth overhead
Один код, управляемый константами
Computational overhead (many lights, SM, POM)
Все равно по отдельной реализации на платформу

Uber shader. Дефайны компиляции.
Почему не статик бранчинг?
Рантайм-изменение константы ведет к перекомпиляции
Почему не динамик бранчинг?
Вычислительный оверхед
Аппаратные ограничения

Uber shader. Комбинаторика.
2^83
Platform (8)
Blend / Akill (2) -
Instancing (1) -
Color/Depth/Light Pass (2) -
Render pipeline (5)
- PC / PS3 / X360
- DXN/DXT5A
- PCF / Fetch4
- RawZ / IntZ / D24
Material (54)
Lighting (16)
- Lighting models (5)
- Textures / Masks (32)
Surface Effects (17)
LOD / Options
Lightmap / SH (2) -
Dynamic lights / types (9) -
SM light / type (5) -

Компиляция по требованию.
Очевидная и простая реализация
Редактирование шейдеров «на лету»
Не используется ни одного лишнего шейдера
Значительные ран-тайм провалы
Неопределенные аллокации в компиляторе

Компиляция по требованию + кэш.
Runtime stall только при первом обращении к шейдеру – может быть терпимо в некоторых случах.
При усложнении шейдеров даже одноразовые провалы критичны (компиляция до 20 сек, до 150 шейдеров в кадре)!
Нужна система подготовки кэша для сборки.

Ручная сборка кэша.
Тестовые «насыщающие» забеги
9 х 16 платформ (16 = 4 бинарные опции)
40 уровней
Инвалидация кэша при изменении уровня
Инвалидация кэша при изменении кода шейдера
Собирать бинарный кэш для билда таким образом - неподъемная задача

Полуавтоматическая сборка кэша
Четко отделить параметры платформы / видео-опций от всех остальных и собирать независимые параметры компиляции
Обеспечить механизм аккумуляции результатов игры со множества машин
Обеспечить компиляцию бинарного кэша для разных платформ

Полуавтоматическая сборка кэша
PC4, Test21
X360
PS3
PC

Полуавтоматическая сборка кэша
Отсутствие промахов не обеспечивается
Инвалидация при изменении уровня
Инвалидация при изменении набора дефайнов
Большая избыточность
Большая сложность сборки per-level кэша для консолей

Автоматическая сборка кэша. Пререндер.
Замена «тестера» в п/автоматической схеме
Легкий ребилд при изменении арта
Отсутствие избыточности, хорошее покрытие
Неполное покрытие
Сложность расстановки контрольных точек
Необходимость поддержки данных пререндера

Автоматическая сборка кэша. Интеллектуальный перебор.
Полное покрытие
Никакой дополнительной работы / данных
Фиксирование параметров материалов, реструктуризация кода рендеринга
Реализация и поддержка механизма перебора параметров
Некоторая избыточность (КПД < 0.5)

Автоматическая сборка кэша. Интеллектуальный перебор.
Platform
Material
Lighting
Render condition
CACHE,
> 500k total
-Options
-LOD

Процесс сборки
Define
Generator
X360
PS3
PC
Scene

Сокращение кол-ва комбинаций.
Дополнительные вычисления
Все динамические источники – прожекторы
Туман всегда включен
LOD сделать статической опцией
Dynamic branching для динамических источников (PC, Hi-LOD only)
PC: 25k shaders total (13k/level total, 4k/level)
X360: 9.5k shaders / level

Runtime, консоли
Кэш хранится per-level, загружается полностью вместе с уровнем
Весь кэш в памяти в компрессированом виде
Шейдеры распаковываются и создаются по мере необходимости
Макс 5000 шейдеров одновременно, LRU
CreateShader() работает быстро, нет существенных провалов

Runtime, PC
За D3D Runtime работает драйвер
CreateShader() работает медленно
либо
Первый DIP с только что созданным шейдером работает медленно
либо
И то и другое + зависимость от стейтов ☺