GLSL真的会用统一的(而不是每个顶点的)值做不必要的计算吗？

Question

例如，如果我使用顶点着色器，如下所示：

#version 400 core

uniform mat4 projM;
uniform mat4 viewM;
uniform mat4 modelM;

in vec4 in_Position;

out vec4 pass_position_model;

void main(void) {
    gl_Position = projM * viewM * modelM * in_Position;
    pass_position_model = modelM * in_Position;
}

它是否会对每个顶点进行projM * viewM * modelM矩阵乘法，或者它是否足够智能地计算一次，并且直到统一变量改变后才重新计算？如果它不够“智能”，那么除了在CPU上计算所有统一依赖的值并将它们作为统一变量发送到GPU之外，还有什么方法可以优化它吗？

另外，我对以后可以毫无问题地移植到OpenGL ES 2.0的解决方案很感兴趣。

Answer 1

因此，据我所知，没有一般的答案。我在我的硬件上做了一些测试。我的清单中有两个GPU：Intel HD Graphics 3000和NVidia GeForce GT 555M。我用顶点着色器中的矩阵乘法测试了我的程序(程序本身是用java/scala编写的)，然后将乘法转移到CPU程序并再次测试。

(sphereN -它是一个连续旋转的球体，有2*N^2个四边形，使用glDrawElements(GL_QUADS，...)绘制)具有1个纹理且没有任何照明/其他效果)

顶点着色器中的矩阵乘法：

intel:
    sphere400: 57.17552887364208 fps
    sphere40: 128.1394156842645 fps
nvidia:
    sphere400: 134.9527665317139 fps
    sphere40: 242.0135527589545 fps

处理器上的矩阵乘法

intel:
    sphere400: 57.37234652897303 fps
    sphere40: 128.2051282051282 fps
nvidia:
    sphere400: 142.28799089356858 fps
    sphere40: 247.1576866040534 fps

测试表明，在顶点着色器中乘以(均匀)矩阵不是一个好主意，至少在这个硬件上是这样。因此，一般来说，人们可能不依赖于相应的GLSL编译器优化。

Answer 2

是对每个顶点执行projM * viewM * modelM矩阵乘法，还是足够智能地计算一次，直到统一变量更改后才重新计算？

请询问有问题的OpenGL实现的开发人员。OpenGL规范对此没什么可说的，但是驱动程序和GLSL编译器编写者可能已经为此实现了优化。

如果它还不够“聪明”，那么除了在CPU上计算所有与一致相关的值并将它们作为统一变量发送到之外，还有什么方法可以对它进行优化吗？

不是的。你得自己跑腿。

Answer 3

所有OpenGL和GLSL优化都是特定于供应商的。很难判断glsl编译器的最终输出是什么。

您可以在此处查找供应商特定信息：http://renderingpipeline.com/graphics-literature/low-level-gpu-documentation/

对于你的代码，你总是可以将矩阵‘打包’到新的uniform：matModelViewProjection中，在应用程序中将其相乘，并将其发送到顶点着色器。