[Unity3D]降低向Shader中传值的开销

lancidie 2021-09-07 原文

Unity3D中提供了很多API用于向shader传值，这篇文章对比测试了两类不同的使用方法的性能。

正文

Unity3D中，通过C#代码向shader传值有两种方式。
一种是面向具体的material，另一种是面向所有的material。
以上两种方式分别对应下面两类API：

Material.SetXXX()；
Shader.SetGlobalXXX();

例如，现在的需求是，需要每帧向shader传递一个offset、一个scale、和一个alpha。

普通的做法是：

在shader中添加：

    float _Offset;
    float _Scale;
    float _Alpha;

在C#中通过以下方式进行传值：

    Shader.SetGlobalFloat("_Offset", offset);
    Shader.SetGlobalFloat("_Scale", scale);
    Shader.SetGlobalFloat("_Alpha", alpha);

以上写法可以正常工作，但是更好的方法是下面这种：

Shader中：

    float4 _Parameter;

C#中：

    Vector4 parameter = new Vector4(offset, scale, alpha, 0);
    Shader.SetGlobalVector("_Parameter", parameter );

第二种方法在GPU寄存器的使用方面会优于第一种方法，因为不论是SetFloat还是SetVector，都会占用一个寄存器。CPU和GPU通信次数越少性能开销也就越少。
用下面的方法做一下测试，可以发现两种方式在CPU方面开销变化很明显，在我的电脑上，万次循环一帧大约可以节省2ms左右。

void Update()
{
    for (int i = 0; i < 10000; i++)
    {
        if (_switcher)
        {
            Shader.SetGlobalVector("_Parameter", new Vector4(1, 0, 0, 1));
        }
        else
        {
            Shader.SetGlobalFloat("_R", 0);
            Shader.SetGlobalFloat("_G", 1);
            Shader.SetGlobalFloat("_B", 1);
            Shader.SetGlobalFloat("_A", 1);
        }
    }
}