Microsoft PowerPoint - GDC_Shanghai_07_Tool_cn [Read-Only] [Compatibility Mode]

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堤蓬
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1 用 NVIDIA 工具来加速游戏开发 Chris Kim Developer Technology Engineer

2 性能优化工具套装 GPU 管线与统一体系简介 NVIDIA PerfKit 5.0: 驱动程序与 GPU 性能数据测速用驱动程序 : 收集 GPU 和软件驱动的性能信息, 以及 GLExpert 的运行时调试信息 PerfSDK: 将性能信息集成到用户应用中 PerfHUD: 用于 Direct3D 的 GPU 优化 / 调试集成环境 gdebugger:opengl 性能分析与调试工具 Perf: 程序性能分析工具

3 GPU 管线体系结构 ( 逻辑视图 ) GPU CPU Assembly Shade Shade r r Geometry Rasterizer Shade Pixel Shade r r Blending Texture Framebuffer

4 GPU 管线体系结构 ( 逻辑视图 ) GPU CPU Assembly Shade Shade r r Geometry Rasterizer Shade Pixel Shade r r Blending Texture Framebuffer

5 常见游戏 /GPU 应用开发问题更新更复杂的 GPU 硬件不断出现 GPU 像一个黑盒统一 shader 体系结构带来了巨大的变化更庞大的游戏引擎, 更复杂的游戏场景美工们通常难以理解渲染引擎如何运行 CPU 优化不足 ( 多处理器, 多核 ) 调试和优化 shader 的周期过长 API/ 硬件管线设置问题难以调试

6 统一 shader 结构带来的变化不会再出现性能受限于 pixel shader GPU 会自动做负载平衡现在只会有性能受限于 shader 检查各种 shader 的负载分配, 寻找可能的优化点之前的优化现在可能不适用比如 : 把逐像素的运算变成逐顶点运算如果 VS 线程数 ~= PS 线程数, 优化不起作用

7 NVIDIA PerfKit 5: 解决方案! 测速用驱动程序 GLExpert PerfHUD PerfSDK PerfAPI 示例代码辅助类库完整的文档工具 NVIDIA Plug-In for Microsoft PIX for Windows gdebugger 3.1 DevCPL 支持平台 (x32 & x64) Windows XP & Vista 即将推出 Linux 更新!

8 PerfKit 的测速用驱动程序 GLExpert 功能模块 GPU and Driver 性能计数器 OpenGL & Direct3D 通过 NVIDIA API 和 PDH 输出数据提供对简单实验模式 (SimExp) 的支持在尽量不影响性能的前提下, 收集 GPU 和驱动的数据跟踪帧内的事件和统计数据在每一帧结束时进行汇总和分析带来的性能开销 1-2%

9 什么是 GLExpert? 帮助消除驱动 /CPU 性能问题对应于 OpenGL 的测速用驱动程序输出到 stdout 或调试器按需要分组 / 分级输出多种信息通过 Linux 的环境变量或 Windows 下的 DevCPL 来进行控制

10 什么是 GLExpert? 可提供以下信息 GL 错误 : 发生错误时打印到控制台软件实现 : 当硬件不支持某项功能时, 显示软件实现的警告 GPU 程序 : 显示编译或连接过程中的错误 VBOs: 显示 VBO 的存储位置以及格式映射的细节 FBOs: 显示不支持某些配置的原因今后的改进 SLI 扩展支持 Quadro 5600/GeForce 8 扩展支持更多管线设置信息, 对 buffer 对象支持, 更多软件驱动信息, 等等

11 PerfKit: 性能计数器的分类软件 / 驱动程序计数器 :PerfAPI, PDH 底层 GPU 计数器 :PerfAPI, PDH SimExp:PerfAPI 可供测速的 GPU Quadro FX 5600 & 4500 GeForce 8800 GTX, 8600 GT GeForce 7950/7900 GTX & GT GeForce 7800 GTX GeForce 6800 Ultra & GT GeForce 6600

12 OpenGL/Direct3D 驱动计数器一般数据帧率,FPS 毫秒 / 帧,ms per frame 软件驱动数量内存驱动占用 CPU 时间,driver frame time 驱动等待 GPU 时间,driver sleep time 驱动等待时间的详细数据,kernel, locks, rendering, 等等批处理顶点图元的数量三角形数量, 多实例三角形 (instanced triangles) 数量总使用量,total used 各类型使用量,render targets, textures, buffers

13 GPU 计数器 vertex_attribute_count Assembly Assembly gpu_idle shader_busy vertex, geometry, pixel ratios culled_primitive_count primitive_count ti l t Texture Texture Unit Unit Frame Frame Buffer Buffer Geometry Geometry ratios triangle_count vertex_count shaded pixel count (Filtering) (Filtering) Raster / Raster / ZCull ZCull (RAM (RAM Memory) Memory) shaded_pixel_count b Raster Raster Pixel Pixel rop_busy Operations Operations

14 如何在我的程序中使用 PerfKit 计数器? PerfAPI: 将 PerfKit 轻松集成到应用程序中实时监控 GPU 和驱动程序的性能,round robin 采样 SimExp 可用于逐帧分析 PDH: Performance Data Helper for Windows 驱动程序数据,GPU 计数器, 以及操作系统信息通过 Perfmon 来调用对快速开发原形系统大有帮助 PerfSDK: 示例代码和辅助类库

NVPMGetCounterValueByName( vertex_shader_busy, 0, &nvsevents, &nvscycles); NVPMGetCounterValueByName( pixel pixel_shader_busy busy, 0, &npsevents,

15 PerfAPI: 实时监测 // Somewhere in setup NVPMAddCounterByName( vertex_shader_busy ); NVPMAddCounterByName ( pixel_shader_busy ); NVPMAddCounterByName ( shader_waits_for_texture ); NVPMAddCounterByName N ( gpu_idle ); // In your rendering loop, sample using names NVPMSample(NULL, &nnumsamples); NVPMGetCounterValueByName( vertex_shader_busy, 0, &nvsevents, &nvscycles); NVPMGetCounterValueByName( pixel pixel_shader_busy busy, 0, &npsevents, &npscycles); NVPMGetCounterValueByName( shader_waits_for_texture, 0, &ntexevents, &ntexcycles); NVPMGetCounterValueByName( gpu_idle, 0, &nidleevents, &nidlecycles);

NVPMBeginObject(0); // Draw calls associated with object 0 and flush NVPMEndObject(0);.

16 PerfAPI: SimExp NVPMAddCounter( GPU Bottleneck ); NVPMAllocObjects(50); // Set up the experiment, get pass count NVPMBeginExperiment(&nNumPasses); for(int ii = 0; ii < nnumpasses; ++ii) { // Scene setup/clear backbuffer NVPMBeginPass(ii); ii NVPMBeginObject(0); // Draw calls associated with object 0 and flush NVPMEndObject(0);... NVPMEndPass(ii); } // End scene/present/swap buffers // End experiment and retrieve bottleneck NVPMEndExperiment(); NVPMGetCounterValueByName( GPU Bottleneck, 0, &ngpubneck, &ngpucycles);

17 PerfHUD:D3D 调试与优化简单便捷, 快速确定程序的瓶颈性能图表和调试界面直接叠加在程序窗口上 4 个不同的分析工具界面 Performance Dashboard, 性能监测面板 Debug Console, 调试控制台 Frame Debugger, 帧调试器 Frame Profiler, 帧优化器将应用程序拖放到 PerfHUD 图标

18 新!PerfHUD 5.0! 交互模型 Edit and Continue: 不中断运行的情况下编辑并运行调试时动态改变 render state 可自行配置的图表大量新特性, 更强的可用性新技术支持 Windows Vista & DirectX 10 支持最新的各类 GPU, 包括 Quadro 5600 和 GeForce 8800

19 PerfHUD 演示 Company of Heroes used with permission from THQ and Relic Entertainment

20 帧优化器 Frame Profiler 轻松进行性能分析 PerfHUD 建立在 PerfSDK 的基础上对场景进行多遍分析, 对 40 多种性能计数器进行采样需要对同一帧反复渲染直到所有计数器采样完毕必须使用基于时间的动画使用 QueryPerformanceCounter() 或 timegettime() 不要使用 RDTSC 或对帧率加以人为限制

21 相关工具 : NVIDIA Plug-In for Microsoft PIX for Windows

22 来自 Graphic Remedy 的 gdebugger OpenGL 和 OpenGL ES 调试与优化缩短开发周期提高应用程序质量优化性能 NVIDIA PerfKit 和 GLExpert 集成支持 Linux! 支持 Windows XP & Vista, x32 & x64 学校使用可优惠

23 PerfGraph 开源工具, 用于图形性能监测支持 PerfKit GPU/Driver 的各种信号系统性能信息 (CPU utilization, memory, etc.) 跨平台跨平台 Windows & Linux

24 现有工具及正在开发中的工具具 PerfKit 5.0 下载 PerfHUD 5.0 ForceWare Release 100 Driver GeForce 8800 support Windows XP & Vista, 32 and 64 bit 支持 Linux 32 及 64 位版本 PerfSDK/GLExpert 正在开发中 PerfGraph: g g 可测速 GPU Quadro FX 5600 & 4500 GeForce 8800 Series GeForce 7950/7900 GTX & GT GeForce 7800 GTX GeForce 6800 Ultra & GT GeForce 6600 Feedback and Support:

25 v2f BumpReflectVS(a2v IN, uniform float4x4 WorldViewProj, uniform float4x4 World, uniform float4x4 ViewIT) { v2f OUT; // Position in screen space. OUT.Position = mul(in.position, WorldViewProj); // pass texture coordinates for fetching the normal map OUT.TexCoord.xyz = IN.TexCoord; Te 0Perf 2.0 OUT.TexCoord.w = 1.0; // compute the 4x4 tranform from tangent space to object space float3x3 TangentToObjSpace; // first rows are the tangent and binormal scaled by the bump scale TangentToObjSpace[0] = float3(in.tangent.x, IN.Binormal.x, IN.Normal.x); TangentToObjSpace[1] = float3(in.tangent.y, IN.Binormal.y, IN.Normal.y); TangentToObjSpace[2] = float3(in.tangent.z, 输入 : IN.Binormal.z, IN.Normal.z); OUT.TexCoord1.x = dot(world[0].xyz, TangentToObjSpace[0]); OUT.TexCoord1.y = dot(world[1].xyz, TangentToObjSpace[0]); OUT.TexCoord1.z = dot(world[2].xyz, GLSL, TangentToObjSpace[0]); Cg, HLSL OUT.TexCoord2.x = dot(world[0].xyz, TangentToObjSpace[1]); OUT.TexCoord2.y = dot(world[1].xyz, TangentToObjSpace[1]); OUT.TexCoord2.z = dot(world[2].xyz, PS1.x,PS2.x,PS3.x TangentToObjSpace[1]); OUT.TexCoord3.x = dot(world[0].xyz, TangentToObjSpace[2]); OUT.TexCoord3.y = dot(world[1].xyz, TangentToObjSpace[2]); OUT.TexCoord3.z = dot(world[2].xyz, VS1.x,VS2.x, TangentToObjSpace[2]); VS3.x float4 worldpos = mul(in.position, World); // compute the eye vector (going from shaded point to eye) in cube space float4 eyevector = worldpos -!!FP1.0 ViewIT[3]; // view inv. transpose contains eye position in world space in last row. OUT.TexCoord1.w = eyevector.x; OUT.TexCoord2.w = eyevector.y; OUT.TexCoord3.w = eyevector.z;!!arbfp1.0 return OUT; } ///////////////// pixel shader ////////////////// float4 BumpReflectPS(v2f IN, uniform sampler2d NormalMap, uniform samplercube EnvironmentMap, uniform float BumpScale) : COLOR { // fetch the bump normal from the normal map float3 normal = tex2d(normalmap, IN.TexCoord.xy).xyz * ; normal = normalize(float3(normal.x * BumpScale, normal.y * BumpScale, normal.z)); // transform the bump normal into cube space // then use the transformed normal and eye vector to compute a reflection vector // used to fetch the cube map // (we multiply by 2 only to increase brightness) float3 eyevec = float3(in.texcoord1.w, IN.TexCoord2.w, IN.TexCoord3.w); float3 worldnorm; worldnorm.x = dot(in.texcoord1.xyz,normal); worldnorm.y = dot(in.texcoord2.xyz,normal); worldnorm.z = dot(in.texcoord3.xyz,normal); } float3 lookup = reflect(eyevec, worldnorm); return texcube(environmentmap, lookup); Perf 支持 GPU: Quadro FX series GeForce 8X00, 7X00 GeForce 6X00 & FX Outputs: 汇编代码指令周期数通用寄存器数 Pixel/vertex 吞吐率所有 fp16 和 fp32 精度测试

26 Perf: 在你的游戏中测试当前的性能预防 shader 超出预定的复杂度测试各种优化的可能性不光是算数指令与贴图指令的平衡 : 周期数 & 吞吐率自动退化分析集成到 FX Composer 2.0 中美工 / 技术指导可以更有效的编辑复杂 shader 达到最优性能

27 Perf 2.0 Alpha 支持 Direct3D/HLSL GeForce 7, 6, 以及 FX 系列的 GPUs ForceWare Release 162 通用编译器增强了 VS 性能模拟功能和带条件分支代码的吞吐率计算用同一 Perf 计算各种不同驱动程序的配置低资源占用率新的可编程接口

28 Perf 2.0: Beta 全面支持 Cg 和 GLSL, 包括 vertex programs 和 fragment programs 支持 Quadro 5600 & GeForce 8 系列的 GPU 支持 Geometry s 及其吞吐率的计算 Fragment program 对比

29 问题? 请参观我们的展台, 亲手操作这些软件! 下载地址 : p 意见反馈与技术支持 :

Presentations GPU Programming Guide Texture

30 NVIDIA 开发工具套件 Content Creation Software Development Performance Documentation FX Composer 2 mental mill Artist Edition SDK 10 Cg Toolkit PerfKit 5 PerfHUD 5 PerfSDK Conference Presentations GPU Programming Guide Texture Tools 2 NVSG Videos GLExpert Melody NV PIX Plug-in gdebugger Books Perf 2

31 GPU Gems 3 Available Now! SIGGRAPH Bookstore Major Book Retailers Includes chapters from Adobe Systems Apple Crytek Cornell University Electronic Arts Havok Juniper Networks Microsoft SEGA and many more

Microsoft Word - VRP物理引擎应用.doc

Microsoft Word - VRP物理引擎应用.doc 物理引擎介绍什么是物理引擎物理引擎和 3D 图形引擎是两个截然不同的引擎, 但是它们两者又有着密不可分的联系, 一起创造了虚拟现实的世界在虚拟现实世界中, 人们的需求已经从观看离线渲染的 3D 动画片的方式过渡到了使用实