mobile cpu上禁用alpha test的相关总结

   因为，每家芯片的特性不同，根据向framebuffer写法的不同，分为tile-based的mobile cpu，如ImgTec PowerVR，ARM Mali，一部分老版本Qualcomm Adreno。还有标准的direct（immediate）的mobile cpu，如Nvida，Intel，Viante，以及一部分Qualcomm芯片（Qualcomm的Adreno.3xx系列后是可以在这两者之间进行切换的）。对tile-based的GPU来说，一旦使用打开alpha test或者其他discard功能的指令，就意味着这个fragment shader上不再只绘制一次像素了。这样会增加额外的性能消耗，所以一般都是建议用不实用alpha test，或者用alpha blend来代替。

 

  tile-based gpu又分为Tiled Deferred（PowerVR）和Tiled（Adreno，Mali），两者都是在tile里进行渲染，而区别是TBR有自己的预处理，可以只着色可见像素。

 

图 1 三种管线。

 

  TBDR，以苹果设备用的ImgTec的PowerVR系列来说，在渲染处理时，会在fragment shading 阶段提供，在每个tile使用Deferred的方法，进行Hidden Surface Removal（HSR）的处理，原理是fs阶段前，对多边形进行预处理，决定它的哪个像素会对最终结果产生贡献，后面就只对这些像素进行着色。这个功能需要对不透明几何体进行排序。也就是说，要进行这种优化，必须要确保一定有能遮挡的像素，然而使用带有discard的shader指令，例如alpha-test，sample mask，alpha-to-coverage等等，会使得一些本来被遮挡的像素对最终结果产生贡献，所以，这个特性可能只能对一部分物体产生作用，从而产生额外的状态切换消费。以及该fragment额外隐藏像素的处理。

  

图2 ImgeTec的渲染处理

 

  除此之外，ImgeTec还有另一个depth-only pass功能，生成深度缓冲，再次进行渲染时，就可以获取每个像素的可见深度，只有可见像素才会进行处理。所以，对于苹果设备来说，在CPU阶段对不透明物体的那种从前向后预处理排序是没有必要的。而是应该根据渲染状态来排序。

图3 ImgTec的渲染提示

  TBR也上有提供类似的HSR方法，也就是early z-cull，使用粗糙，低精度和分辨率的Zbuffer进行depth-test，测试失败的fragment则不传说给rasterization。如果打开alpha test，后果跟TBDR也是类似的。

图4 TBDR的Deferred vs TBR的 Early z

 

图5 Qualcomm的TBR

 

  而IMR上，还是按照传统方法，尽可能的在CPU上进行Cull，以及从前向后进行距离排序，也提高erlay-z的效率。

 

不透明物体，early-z的overdraw测试，只有PowerVR不需要进行预先排序处理。红色是从前向后绘制，蓝色是从后向前绘制

如图，当绘制透明和半透明混合物体时，必须使用discard命令的话，对性能的消耗还是很大的

 

不同芯片上的的推荐绘制顺序

 

OpenGL Insights Performance Tuning for Tile-Based Architectures

http://www.seas.upenn.edu/~pcozzi/OpenGLInsights/OpenGLInsights-TileBasedArchitectures.pdf

Next-Generation AAA Mobile Rendering

https://de45xmedrsdbp.cloudfront.net/Resources/files/GDC2014_Next_Generation_Mobile_Rendering-2033767592.pdf

FastMobileShaders

http://aras-p.info/texts/files/FastMobileShaders_siggraph2011.pdf

High-End Graphics for Smartphones and Tablets: A Development Case Study" CEDEC 2013

http://research.tri-ace.com/Data/AndroidABC2014_Final.pptx