CN111179150A - 一种基于绘制指令流的着色器自动简化方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于绘制指令流的着色器自动简化方法和系统,包括:获取绘制指令流,从所述绘制指令流中提取目标着色器,创建与所述目标着色器仅代码不同的简化着色器;截取绘制指令中包含目标着色器的绘制发起指令的当前帧作为特定帧;通过测量采用简化着色器绘制所述特定帧所需的时间获得简化着色器的耗时;通过测量执行所述特定帧对应的绘制指令时简化着色器绘制的绘制帧与所述特定帧的像素差值获得简化着色器的误差;依据简化着色器的耗时和误差筛选获得最优简化着色器。能够实现对简化着色器的耗时和误差的精确测量,同时不依赖于原图形程序,具备较好的简化效果和较高的实用性。

Description

一种基于绘制指令流的着色器自动简化方法和系统
技术领域
本发明涉及图形绘制、代码简化和自动测试技术领域,具体涉及一种基于绘制指令流的着色器自动简化方法和系统。
背景技术
在图形绘制领域,在保证画面质量的同时提升绘制速度依然是一个很大的挑战。在绘制流水线中,如何使用给定的三维模型和材质进行绘制是由着色器定义的。具体而言,着色器包含了代码以及各种参数的设置。其中着色器代码需要技术人员根据不同的着色模型编写,其复杂程度很大程度上决定了画面质量和绘制速度。目前,出于对高品质画面的追求,在游戏、虚拟现实等应用中使用的着色器的代码越来越复杂,所以着色器的计算耗时往往是绘制流水线中的瓶颈所在。对于计算能力相对有限的移动端而言,复杂着色器所带来的负担更为明显,不仅会使得帧率较低影响交互性,还会加剧设备发热、增加耗电量。因此,在保证画面质量的同时,对着色器的代码进行一定程度的简化,减少着色器所需的计算量,是一项非常重要的任务。
传统的着色器简化往往依赖技术人员手动来完成,对技术人员的技术水平和经验有较高的要求。再者,由于着色器的复杂度较高,人为探索简化空间需要不少的时间。所述时间不仅包含人为修改代码所需要的时间,还包括测试简化着色器所需要的时间。因此,着色器自动简化技术具体极高的商业价值和学术价值。
现有的着色器自动简化方法主要有三步,首先是简化着色器的自动生成,然后对简化着色器的耗时和误差进行测量,最后根据简化着色器的耗时和误差进行筛选。其中,对简化着色器的耗时和误差的测量需要修改原来的图形程序,额外实现相同的场景下将目标着色器替换为简化着色器并进行测试的功能。因此,现有的方法主要存在以下两个缺点:
首先,目前的游戏和虚拟现实应用大多使用第三方的游戏引擎来实现。由于与显卡通信的绘制指令流被封装在游戏引擎的底层部分,而一般的使用游戏引擎的技术人员又不熟悉或不能接触到这些底层,所以要实现简化着色器的耗时和误差的精确测量并非易事。无法实现简化着色器的精确测量意味着最后无法筛选出最优的着色器变种,简化效果不稳定。
此外,由于对原图形程序的依赖,现有方法需要对不同的图形程序重复实现着色器耗时和误差的测量,要广泛地应用在不同的图形程序上就意味着大量的重复性工作。再者,对于无法获取原图形程序代码的情况,现有的方法也无法适用。所以,现有方法的实用性较低。
因此,一种能够对简化着色器的耗时和误差进行精确测量,同时不依赖于原图形程序的着色器自动简化方法,会具备较好的简化效果和较高的实用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于绘制指令流的着色器自动简化方法和系统,能够实现对简化着色器的耗时和误差的精确测量,同时不依赖于原图形程序,具备较好的简化效果和较高的实用性。
为了实现上述目的,本发明提供的技术方案为:
一种基于绘制指令流的着色器自动简化方法,所述方法包括:
获取绘制指令流,从所述绘制指令流中提取目标着色器,创建与所述目标着色器仅代码不同的简化着色器;
截取绘制指令中包含目标着色器的绘制发起指令的当前帧作为特定帧;
通过测量采用简化着色器绘制所述特定帧所需的时间获得简化着色器的耗时;
通过测量执行所述特定帧对应的绘制指令时简化着色器绘制的绘制帧与所述特定帧的像素差值获得简化着色器的误差;
依据简化着色器的耗时和误差筛选获得最优简化着色器。
一种基于绘制指令流的着色器自动简化系统,包括互相通信的客户端和服务端,
服务端捕获图形程序运行时调用的绘制指令流,在图形程序结束后将绘制指令流保存为文件。
客户端从服务端获取已捕获的绘制指令流集合,并从绘制指令流集合中选择一种着色器作为目标着色器,生成目标着色器对应的简化着色器,发送计算简化着色器耗时和误差的请求至服务端;
服务端依据请求计算简化着色器耗时和误差,并反馈计算结果至客户端;
客户端依据计算结果筛选获得最优简化着色器。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果至少包括:
通过简化着色器对特定帧的绘制耗时和误差的精确测量,实现对最优简化着色器的快速筛选,提升了简化效果,获得的简化着色器具有较高的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动前提下,还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是基于绘制指令流的着色器自动简化方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明,并不限定本发明的保护范围。
如图1所示,实施例提供了一种基于绘制指令流的着色器自动简化方法,具体包括以下步骤:
S101,获取绘制指令流,从所述绘制指令流中提取目标着色器,创建与所述目标着色器仅代码不同的简化着色器。
用户照常启动并使用图形程序,在使用过程中图形程序不断地调用绘制指令来完成画面的绘制,同时绘制指令被捕获。在用户结束图形程序后,捕获的绘制指令流被保存为文件。
在获得绘制指令流后,从绘制指令流中提取目标着色器,并创建与所述目标着色器仅代码不同的简化着色器,具体地,简化着色器的创建过程为:
对目标着色器的代码做简化,生成简化着色器的代码;
重新执行获取的绘制指令流,并记录所有以目标着色器为对象的绘制指令,在目标着色器创建完成后,根据简化着色器的代码来创建简化着色器,以简化着色器为对象执行记录的以目标着色器为对象的绘制指令,从而创建与目标着色器仅代码不同的简化着色器。
S102,截取绘制指令中包含目标着色器的绘制发起指令的当前帧作为特定帧。
实施例中,特定帧的获取过程包括:
在执行绘制指令流时,采用交换缓冲区指令区分相邻帧,并获得当前帧对应的绘制指令集合;
若当前帧对应的绘制指令集合中包含有使用目标着色器的绘制发起指令,则当前帧为特定帧。
在特定帧绘制结束后,通过重复特定帧对应的绘制指令集合中的绘制指令来进行简化着色器的耗时和误差的测量。
S103,通过测量采用简化着色器绘制所述特定帧所需的时间获得简化着色器的耗时。
在确定特定帧后,即可以根据特定帧计算简化着色器的耗时,具体地,简化着色器的耗时的获取过程为:
重复执行特定帧对应的绘制指令,在执行时,将目标着色器替换为简化着色器,并在简化着色器的绘制发起指令的前后插入时间查询指令,依据该时间查询指令的结果获得简化着色器的耗时。也就是通过计算简化着色器的绘制发起指令前后测量的时间差作为简化着色器的耗时。
目标着色器的耗时计算方式与简化着色器的耗时的计算方式相同,即目标着色器的耗时的获取过程为:
重复执行特定帧对应的绘制指令,执行时,在目标着色器的绘制发起指令的前后插入时间查询指令,依据该时间查询指令的结果获得简化着色器的耗时。
S104,通过测量执行所述特定帧对应的绘制指令时简化着色器绘制的绘制帧与所述特定帧的像素差值获得简化着色器的误差。
在确定特定帧后,即可以根据特定帧计算简化着色器的误差,具体地,简化着色器的误差的获取过程为;
重复执行特定帧对应的绘制指令,在执行时,将目标着色器替换为简化着色器,获得绘制指令执行结束获得的绘制帧,以该绘制帧与所述特定帧的像素差值作为简化着色器的误差。
本实施例中,绘制帧与特定帧的画面保存为纹理,通过计算绘制帧对应的纹理图与特定帧对应的纹理图之间的差值图像作为简化着色器的误差。具体地,利用分级细化纹理的机制快速计算得到差值图像的平均值作为简化着色器的误差。
S105,依据简化着色器的耗时和误差筛选获得最优简化着色器。
实施例中,依据简化着色器的耗时和误差筛选获得最优简化着色器包括:
比较简化着色器的耗时与目标着色器的耗时,获得简化着色器相对于目标着色器的耗时减少比例;
根据所述耗时减少比例与所述简化着色器的误差,按照帕累托最优原理筛选获得最优简化着色器。
实施例还提供了一种基于绘制指令流的着色器自动简化系统,包括互相通信的客户端和服务端。利用该着色器自动简化系统进行着色器自动简化的流程分为捕获阶段和简化阶段;
其中,捕获阶段包括:
用户启动图形程序;
图形程序不断调用绘制指令来完成画面的绘制,同时着色器自动简化的服务端捕获图形程序所调用的绘制指令;
用户结束图形程序;
服务端将捕获的指令流保存为文件。
简化阶段包括:
用户启动着色器自动简化的客户端,客户端向服务端发送查看已捕获的绘制指令流的请求,服务端向客户端返回已捕获的指令流的集合;
用户选择一个已捕获的绘制指令流,客户端向服务端发送查看绘制指令流包含的着色器的请求,服务端向客户端返回选定指令流所包含的着色器集合;
用户选择一个目标着色器进行简化,客户端以此为基础生成多个简化着色器,并向服务端发送测量简化着色器的请求,服务端随之返回简化着色器的效率和误差;客户端根据简化着色器的效率和误差对简化着色器进行筛选,向用户返回最优的简化着色器。
用户结束着色器自动简化的客户端。
在着色器自动简化系统中,计算简化着色器耗时和误差包括:
截取绘制指令中包含目标着色器的绘制发起指令的当前帧作为特定帧;
通过测量采用简化着色器绘制所述特定帧所需的时间获得简化着色器的耗时;
通过测量执行所述特定帧对应的绘制指令时简化着色器绘制的绘制帧与所述特定帧的像素差值获得简化着色器的误差。
依据计算结果筛选获得最优简化着色器包括:
比较简化着色器的耗时与目标着色器的耗时,获得简化着色器相对于目标着色器的耗时减少比例;
根据所述耗时减少比例与所述简化着色器的误差,按照帕累托最优原理筛选获得最优简化着色器。
实施例提供的着色器自动简化方法和系统能够实现对着色器变种的效率和误差的精确测量,同时不依赖于原图形程序,具备较好的简化效果和较高的实用性。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明,应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于绘制指令流的着色器自动简化方法,其特征在于,所述方法包括:
获取绘制指令流,从所述绘制指令流中提取目标着色器,创建与所述目标着色器仅代码不同的简化着色器;
截取绘制指令中包含目标着色器的绘制发起指令的当前帧作为特定帧;
通过测量采用简化着色器绘制所述特定帧所需的时间获得简化着色器的耗时;
通过测量执行所述特定帧对应的绘制指令时简化着色器绘制的绘制帧与所述特定帧的像素差值获得简化着色器的误差;
依据简化着色器的耗时和误差筛选获得最优简化着色器。
2.如权利要求1所述的基于绘制指令流的着色器自动简化方法,其特征在于,所述特定帧的获取过程包括:
在执行绘制指令流时,采用交换缓冲区指令区分相邻帧,并获得当前帧对应的绘制指令集合;
若当前帧对应的绘制指令集合中包含有使用目标着色器的绘制发起指令,则当前帧为特定帧。
3.如权利要求1所述的基于绘制指令流的着色器自动简化方法,其特征在于,所述简化着色器的耗时的获取过程为:
重复执行特定帧对应的绘制指令,在执行时,将目标着色器替换为简化着色器,并在简化着色器的绘制发起指令的前后插入时间查询指令,依据该时间查询指令的结果获得简化着色器的耗时。
4.如权利要求1所述的基于绘制指令流的着色器自动简化方法,其特征在于,所述简化着色器的误差的获取过程为;
重复执行特定帧对应的绘制指令,在执行时,将目标着色器替换为简化着色器,获得绘制指令执行结束获得的绘制帧,以该绘制帧与所述特定帧的像素差值作为简化着色器的误差。
5.如权利要求1所述的基于绘制指令流的着色器自动简化方法,其特征在于,所述依据简化着色器的耗时和误差筛选获得最优简化着色器包括:
比较简化着色器的耗时与目标着色器的耗时,获得简化着色器相对于目标着色器的耗时减少比例;
根据所述耗时减少比例与所述简化着色器的误差,按照帕累托最优原理筛选获得最优简化着色器。
6.如权利要求5所述的基于绘制指令流的着色器自动简化方法,其特征在于,所述目标着色器的耗时的获取过程为:
重复执行特定帧对应的绘制指令,执行时,在目标着色器的绘制发起指令的前后插入时间查询指令,依据该时间查询指令的结果获得简化着色器的耗时。
7.如权利要求1所述的基于绘制指令流的着色器自动简化方法,其特征在于,简化着色器的创建过程为:
对目标着色器的代码做简化,生成简化着色器的代码;
重新执行获取的绘制指令流,并记录所有以目标着色器为对象的绘制指令,在目标着色器创建完成后,根据简化着色器的代码来创建简化着色器,以简化着色器为对象执行记录的以目标着色器为对象的绘制指令,从而创建与目标着色器仅代码不同的简化着色器。
8.一种基于绘制指令流的着色器自动简化系统,包括互相通信的客户端和服务端,其特征在于,
服务端捕获图形程序运行时调用的绘制指令流,在图形程序结束后将绘制指令流保存为文件。
客户端从服务端获取已捕获的绘制指令流集合,并从绘制指令流集合中选择一种着色器作为目标着色器,生成目标着色器对应的简化着色器,发送计算简化着色器耗时和误差的请求至服务端;
服务端依据请求计算简化着色器耗时和误差,并反馈计算结果至客户端;
客户端依据计算结果筛选获得最优简化着色器。
9.如权利要求1所述的基于绘制指令流的着色器自动简化系统,其特征在于,所述计算简化着色器耗时和误差包括:
截取绘制指令中包含目标着色器的绘制发起指令的当前帧作为特定帧;
通过测量采用简化着色器绘制所述特定帧所需的时间获得简化着色器的耗时;
通过测量执行所述特定帧对应的绘制指令时简化着色器绘制的绘制帧与所述特定帧的像素差值获得简化着色器的误差。
10.如权利要求1所述的基于绘制指令流的着色器自动简化系统,其特征在于,所述依据计算结果筛选获得最优简化着色器包括:
比较简化着色器的耗时与目标着色器的耗时,获得简化着色器相对于目标着色器的耗时减少比例;
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