在 HLSL 着色器中任意限制值时避免 "if"

Question

我没有编写着色器的经验，我已经组装了一个小片段着色器，它可以进行色度键控（播放视频时使某种颜色和与其相似的颜色透明）：

Shader "Equinox/ChromaKeyShader5" {
    Properties {
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
        _MaskCol ("Mask Color", Color)  = (1.0, 0.0, 0.0, 1.0)
        _Threshold1 ("Threshold 1", Range(0,1)) = 0.8
        _Threshold2 ("Threshold 2", Range(0,1)) = 0.6
    }

    SubShader {
        CGINCLUDE
            #include "UnityCG.cginc"

        ENDCG

        Pass {
            ZTest Less
            Cull Off
            ZWrite Off
            Lighting Off
            Fog { Mode off }
            Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha


            CGPROGRAM
                #pragma vertex vert_img
                #pragma fragment frag
                #pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest
                #pragma alpha

                uniform sampler2D _MainTex;
                uniform float4 _MaskCol;
                uniform float _Threshold1;
                uniform float _Threshold2;

                half4 frag (v2f_img i) : COLOR {
                    half4 c = tex2D(_MainTex, i.uv);
                    half d = distance(c.rgb, _MaskCol.rgb);

                    d = clamp(d, 0, 1); // Do I need it?

                    // TODO: remove if
                    if (d > _Threshold1) {
                        d = 1;
                    } else if (d < _Threshold2) {
                        d = 0;
                    }

                    return half4(c.rgb, d);
                }
            ENDCG
        }
    }
    Fallback off
}

我担心这个 if 块在 GPU 并行性方面的性能。是否有进行这种钳制的本机功能，或者没有条件操作的另一种编写方式？

Answer 1

你的夹紧方式与其说是夹紧，不如说是切断。正在做

d = clamp(d, _Threshold2, _Threshold1);

将是正常的夹紧方式 - 然而，该方法的作用更类似于

if(d > _Threshold1)
    d = _Threshold1;
else if(d < _Threshold2)
    d = _Threshold2;

如果你真的想保持你的截止行为（如果它低于或高于这些阈值，则将 d 设置为 0 或 1，而不是将其设置为阈值），没有的内在功能。

此外，虽然着色器中的 if 看起来 可怕，但着色器编译器实际上有两种不同的方法来处理这种分支：展平和动态分支。动态分支是最可怕的，它确实会影响性能，因为它不适用于 GPU 使用的 SIMD 并行机制。另一方面，扁平化分支在大多数情况下要便宜得多：这样，GPU 将实际执行 if 的所有分支，然后根据分支条件在结果之间执行 lerp。

对于您的 if，着色器编译器很可能会选择展平分支，这会将您的 if 变成类似

的东西

d = lerp(lerp(d, 0, d < _Threshold2), 1, d > _Threshold1);

请注意，此重写是由您的着色器编译器自动完成的，因此为了可读性，最好保留 if 并将优化留给编译器。

在 HLSL 着色器中任意限制值时避免 "if"

Avoiding an "if" when arbitrarily clamping a value in a HLSL Shader

3d

gpu

hlsl

unity3d