关于Shader代码里的if else分支开销

1.问题的根源源自GPU的SIMD单指令多数据架构决定了其处理分支的方式与 CPU 截然不同GPU 把 32 个线程NVIDIA 叫 WarpAMD 叫 Wavefront编成一组同一个 Warp 里的所有线程必须执行完全相同的指令如果 Warp 内出现分支GPU 会执行「分支掩码」先执行 if 分支把所有走 else 的线程屏蔽再执行 else 分支把所有走 if 的线程屏蔽总耗时 if 分支耗时 else 分支耗时这就是分支惩罚Branch Penalty。2.如何避免1.使用静态分支如#pragma shader_feature _ENABLE_OUTLINE_ON #if _ENABLE_OUTLINE_ON // 描边代码 #endif根本上解决动态分支缺点是如果使用太多变体shader的内存消耗成指数增加2.使用一致性分支GPU自带的优化同一帧的处理同一Warp执行相同的指令如uniform条件材质的参数如_Mode大量连续条件如// 基于材质参数的分支所有像素都走同一条路 if (_EnableOutline 0.5) { color outlineColor; } // 基于屏幕坐标的分支同一行像素通常一致 if (uv.y 0.5) { color topColor; } // 静态分支编译时就确定完全无开销 #if USE_FOG color lerp(color, fogColor, fogFactor); #endif因为同一行像素是一致的如果是uv.x作为条件就不行了同一行大量的不一致分支。3.尽量不使用不一致分支会导致同一个Warp里即走if又走else如if (dot(normal, viewDir) 0.1) { color rimColor; }4.使用steplerp函数处理分支适合if和else的逻辑比较简单的如果操作太复杂最好用静态分支或者一致性分支step/lerp之所以快不是因为它算得少而是因为它让 GPU 的流水线保持“满负荷运转”。​ 对于简单的数值计算GPU 宁愿多算几次乘法也不愿停下来处理复杂的逻辑跳转。注意下面代码fixed4 color lerp( tex2D(_TexA, uv), // 无论如何都会采样纹理 A tex2D(_TexB, uv), // 无论如何都会采样纹理 B step(0.5, val) );纹理采样Texture Sampling是 GPU 的瓶颈之一延迟高、带宽占用大。如果你用if符合条件的线程可以不采样但用lerp所有线程都会采样两张图。可以使用变体或者把AB颜色合并成一张图减少采样次数。