Анализ многовыборочного сглаживания для Meta Quest

Многовыборочное сглаживание (MSAA) — это метод улучшения качества компьютерной графики. Использование MSAA на платформе ПК обходится дешевле, чем использование этой технологии в Meta Quest. В зависимости от объема отображаемого контента и уровня графического процессора, на котором происходит текущий показ вашего приложения, общие накладные расходы при использовании MSAA составляют от 0,5 мс до 1,5 мс на кадр.

В целом, в приложениях для устройств Quest следует почти всегда использовать MSAA, однако не следует превышать частоту сэмплирования MSAA более 4 раз. Лучше потратить время ГП на цели рендеринга с более высоким разрешением, чем ещё больше увеличивать MSAA.

На следующие тестах и примерах изображений демонстрируются результаты включения или выключения MSAA 4x на устройствах Quest с различными типами приложений.

Тестовые характеристики:

Разрешение глазного буфера 1216 x 1344

Оборудование: Meta Quest

Тест 1. Приложение для нормальной фрагментации рабочей нагрузки ГП

Этот тест проводился с простой сценой Unity, содержащей освещение.

Уровень ГП: 2

Данные измерены только для одного глаза.

Результаты теста:

Метрика	MSAA выкл.	MSAA 4x вкл.
Затраты на рендеринг	2,65 мс	3,15 мс
Затраты на разрешение	0,17 мс	0,44 мс

Рендеринг изображения:

Тест 2: Приложение с высокой рабочей нагрузкой фрагментного шейдера

Этот тест проводился со сценой, содержащей визуализацию множества Мандельброта.

Уровень ГП: 4

Данные измерялись на обоих глазах

Результаты теста:

Метрика	MSAA выкл.	MSAA 4x вкл.
Затраты на рендеринг	10,449 мс	11,497 мс
Затраты на разрешение	0,313 мс	0,626 мс

Рендеринг изображения:

Тест 3. Большое количество вершин шейдера, приложение с низкой фрагментацией

Этот тест проводился с использованием сцены с большим количеством вершин, содержащей точечный рендеринг. В этом тесте показано множество крошечных, едва заметных вершин. Это демонстрирует влияние MSAA на бининг. Затраты на биннинг очень похожи, независимо от того, выключен или включен MSAA: 1,419 мс по сравнению с 1,534 мс. Алгоритм биннинга от Qualcomm имеет приблизительное количество бинов O(1), что считается хорошим показателем.

Уровень ГП: 2

Данные, измеренные на одном глазу

Результаты теста:

Метрика	MSAA выкл.	MSAA 4x вкл.
Бининг	1,419 мс	1,534 мс
Затраты на рендеринг	0,4 мс	1,38 мс
Затраты на разрешение	0,14 мс	0,43 мс

Рендеринг изображения:

Тест 4. Тривиальная нагрузка на ГП

Этот тест проводился для сцены с незначительной нагрузкой на ГП. Цель этого теста - получить чистые затраты, когда загрузка на ГП практически отсутствует. С помощью этого теста можно увидеть, что если MSAA отключен, то затраты на разрешение практически отсутствуют. В этом простом случае драйвер достаточно умен, чтобы напрямую выполнять рендеринг в системную память вместо рендеринга в плитку и последующего копирования из плитки в системную память.

По данным Qualcomm, прямой рендеринг возможен только при отключенном MSAA. В большинстве случаев приложение настолько сложное, что прямой рендеринг не имеет смысла. Существуют особые случаи, например, если нужно отрендерить квадрат в RT меньшего размера, в которых прямой рендеринг может сэкономить вам немного средств. Кроме того, Qualcomm предлагает расширение для управления прямой визуализацией чего-либо, если вы не хотите, чтобы драйвер принимал решение.

Уровень ГП: 2

Данные, измеренные на одном глазу

Результаты теста:

Метрика	MSAA выкл.	MSAA 4x вкл.
Затраты на рендеринг	0,044 мс	0,388 мс
Затраты на разрешение	0,0 мс	по сравнению с 0,44 мс

Рендеринг изображения:

Заключение

MSAA (многовыборочное сглаживание) в некоторой степени увеличивает нагрузку.

Сравнение рендеринга:

Тесты показывают, что по мере увеличения сложности фрагментов сцены процент затрат на рендеринг при использовании MSAA снижается, но с некоторыми издержками. Например, при включении 4x MSAA в приложении средней сложности можно обоснованно ожидать, что MSAA добавит примерно 10–15 % временных затрат.

ГП 2: большое количество вершин, низкая фрагментация: 0,4 мс (MSAA выкл.) по сравнению с 1,38 мс (MSAA 4x)

ГП 2: нормальная нагрузка на фрагменты: 2,65 мс (MSAA выключен) по сравнению с 3,15 мс (MSAA 4x)

ГП 4: тяжелая фрагментная нагрузка: 10,449 мс (MSAA выключен) по сравнению с 11,497 мс (MSAA 4x)

Сравнение разрешения.

Разница в затраты на разрешение фиксируется на одном и том же уровне ГП независимо от его рабочей нагрузки. По данным Qualcomm, разница в стоимости разрешения обусловлена большим количеством бинов 4x MSAA, при этом стоимость одного бина примерно одинакова.

ГП 2: 0,17 мс (MSAA выкл.) по сравнению с 0,44 мс (MSAA 4x)

ГП 4: 0,14 мс (MSAA выкл.) по сравнению с 0,30 мс (MSAA 4x)

Также учтите, что некоторые расходы могут быть связаны с профилировщиком, используемым для этих тестов, и реальная разница в стоимости разрешения может быть меньше.