വെബ്ജിഎൽ ഷേഡർ യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് പാക്കിംഗ് അൽഗോരിതം: മെമ്മറി ലേഔട്ട് ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ

വെബ്ജിഎല്ലിൽ, സ്ക്രീനിൽ ഒബ്ജക്റ്റുകൾ എങ്ങനെ റെൻഡർ ചെയ്യണമെന്ന് നിർവചിക്കുന്നതിന് ഷേഡറുകൾ അത്യാവശ്യമാണ്. ഒന്നിലധികം യൂണിഫോം വേരിയബിളുകളെ ഒരുമിച്ച് ഗ്രൂപ്പ് ചെയ്യാൻ യൂണിഫോം ബ്ലോക്കുകൾ സഹായിക്കുന്നു, ഇത് സിപിയു-വും ജിപിയു-വും തമ്മിലുള്ള ഡാറ്റാ കൈമാറ്റം കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമാക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഈ യൂണിഫോം ബ്ലോക്കുകൾ മെമ്മറിയിൽ പാക്ക് ചെയ്യുന്ന രീതി പ്രകടനത്തെ കാര്യമായി സ്വാധീനിക്കും. ഈ ലേഖനം വെബ്ജിഎല്ലിൽ (പ്രത്യേകിച്ച് വെബ്ജിഎൽ2, യൂണിഫോം ബ്ലോക്കുകൾക്ക് ഇത് ആവശ്യമാണ്) ലഭ്യമായ വിവിധ പാക്കിംഗ് അൽഗോരിതങ്ങളെക്കുറിച്ച് വിശദമായി പ്രതിപാദിക്കുന്നു, മെമ്മറി ലേഔട്ട് ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ ടെക്നിക്കുകളിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.

യൂണിഫോം ബ്ലോക്കുകളെ മനസ്സിലാക്കാം

ഓപ്പൺജിഎൽ ഇഎസ് 3.0-ലും (അതുകൊണ്ട് വെബ്ജിഎൽ2-ലും) അവതരിപ്പിച്ച ഒരു ഫീച്ചറാണ് യൂണിഫോം ബ്ലോക്കുകൾ. ബന്ധപ്പെട്ട യൂണിഫോം വേരിയബിളുകളെ ഒരൊറ്റ ബ്ലോക്കിലേക്ക് ഗ്രൂപ്പ് ചെയ്യാൻ ഇത് നിങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു. എപിഐ കോളുകളുടെ എണ്ണം കുറയ്ക്കുകയും ഡാറ്റാ കൈമാറ്റം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാൻ ഡ്രൈവറെ അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതിനാൽ, ഓരോ യൂണിഫോമുകളും വെവ്വേറെ സെറ്റ് ചെയ്യുന്നതിനേക്കാൾ ഇത് കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമാണ്.

താഴെ നൽകിയിരിക്കുന്ന ജിഎൽഎസ്എൽ ഷേഡർ കോഡ് ശ്രദ്ധിക്കുക:

            #version 300 es

uniform CameraData {
  mat4 projectionMatrix;
  mat4 viewMatrix;
  vec3 cameraPosition;
  float nearPlane;
  float farPlane;
};

uniform LightData {
  vec3 lightPosition;
  vec3 lightColor;
  float lightIntensity;
};

in vec3 inPosition;
in vec3 inNormal;

out vec4 fragColor;

void main() {
  // ... shader code using the uniform data ...
  gl_Position = projectionMatrix * viewMatrix * vec4(inPosition, 1.0);
  // ... lighting calculations using LightData ...
  fragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); // Example
}

            

              
                Copy
              
            
          

ഈ ഉദാഹരണത്തിൽ, `CameraData`-യും `LightData`-യും യൂണിഫോം ബ്ലോക്കുകളാണ്. `projectionMatrix`, `viewMatrix`, `cameraPosition` തുടങ്ങിയവ ഓരോന്നായി സെറ്റ് ചെയ്യുന്നതിനു പകരം, `CameraData`, `LightData` ബ്ലോക്കുകൾ മുഴുവനായും ഒരൊറ്റ കോളിൽ നിങ്ങൾക്ക് അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്യാൻ സാധിക്കും.

മെമ്മറി ലേഔട്ട് ഓപ്ഷനുകൾ

യൂണിഫോം ബ്ലോക്കുകളുടെ മെമ്മറി ലേഔട്ട്, ബ്ലോക്കിനുള്ളിലെ വേരിയബിളുകൾ മെമ്മറിയിൽ എങ്ങനെ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു എന്ന് നിർണ്ണയിക്കുന്നു. വെബ്ജിഎൽ2 പ്രധാനമായും മൂന്ന് ലേഔട്ട് ഓപ്ഷനുകൾ നൽകുന്നു:

• സ്റ്റാൻഡേർഡ് ലേഔട്ട്: (`std140` ലേഔട്ട് എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു) ഇതാണ് ഡിഫോൾട്ട് ലേഔട്ട്. ഇത് പ്രകടനവും അനുയോജ്യതയും തമ്മിൽ ഒരു സന്തുലിതാവസ്ഥ നൽകുന്നു. ജിപിയു-വിന് കാര്യക്ഷമമായി ഡാറ്റ ആക്സസ് ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന തരത്തിൽ ശരിയായി അലൈൻ ചെയ്തിട്ടുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നതിന് ഇത് ഒരു പ്രത്യേക അലൈൻമെൻ്റ് നിയമങ്ങൾ പാലിക്കുന്നു.
• ഷെയർഡ് ലേഔട്ട്: സ്റ്റാൻഡേർഡ് ലേഔട്ടിന് സമാനമാണ്, പക്ഷേ ലേഔട്ട് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിന് കംപൈലറിന് കൂടുതൽ വഴക്കം നൽകുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ബ്ലോക്കിനുള്ളിലെ വേരിയബിളുകളുടെ സ്ഥാനം നിർണ്ണയിക്കാൻ വ്യക്തമായ ഓഫ്സെറ്റ് ക്വറികൾ ആവശ്യമായി വരുന്നു എന്നൊരു പോരായ്മയുണ്ട്.
• പാക്ക്ഡ് ലേഔട്ട്: വേരിയബിളുകൾ കഴിയുന്നത്ര അടുക്കി പാക്ക് ചെയ്ത് മെമ്മറി ഉപയോഗം കുറയ്ക്കാൻ ഈ ലേഔട്ട് സഹായിക്കുന്നു. ഇത് പാഡിംഗ് കുറയ്ക്കാൻ സാധ്യതയുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഇത് ആക്സസ് സമയം കുറയ്ക്കാനും ഹാർഡ്‌വെയറിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കാനും സാധ്യതയുണ്ട്, ഇത് പോർട്ടബിലിറ്റി കുറയ്ക്കുന്നു.

സ്റ്റാൻഡേർഡ് ലേഔട്ട് (`std140`)

വെബ്ജിഎൽ2-വിലെ യൂണിഫോം ബ്ലോക്കുകൾക്ക് ഏറ്റവും സാധാരണവും ശുപാർശ ചെയ്യപ്പെടുന്നതുമായ ഓപ്ഷനാണ് `std140` ലേഔട്ട്. ഇത് വ്യത്യസ്ത ഹാർഡ്‌വെയർ പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകളിലുടനീളം സ്ഥിരതയുള്ള ഒരു മെമ്മറി ലേഔട്ട് ഉറപ്പ് നൽകുന്നു, ഇത് വളരെ പോർട്ടബിൾ ആക്കുന്നു. ജിപിയു-വിന് കാര്യക്ഷമമായി ഡാറ്റ ആക്സസ് ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന തരത്തിൽ ശരിയായി അലൈൻ ചെയ്തിട്ടുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്ന പവർ-ഓഫ്-ടു അലൈൻമെൻ്റ് സ്കീമിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ലേഔട്ട് നിയമങ്ങൾ.

`std140`-നുള്ള അലൈൻമെൻ്റ് നിയമങ്ങളുടെ ഒരു സംഗ്രഹം താഴെ നൽകുന്നു:

• സ്കെയിലാർ ടൈപ്പുകൾ (`float`, `int`, `bool`): 4 ബൈറ്റുകളിലേക്ക് അലൈൻ ചെയ്തിരിക്കുന്നു.
• വെക്ടറുകൾ (`vec2`, `ivec2`, `bvec2`): 8 ബൈറ്റുകളിലേക്ക് അലൈൻ ചെയ്തിരിക്കുന്നു.
• വെക്ടറുകൾ (`vec3`, `ivec3`, `bvec3`): 16 ബൈറ്റുകളിലേക്ക് അലൈൻ ചെയ്തിരിക്കുന്നു (വിടവ് നികത്താൻ പാഡിംഗ് ആവശ്യമാണ്).
• വെക്ടറുകൾ (`vec4`, `ivec4`, `bvec4`): 16 ബൈറ്റുകളിലേക്ക് അലൈൻ ചെയ്തിരിക്കുന്നു.
• മാട്രിക്സുകൾ (`mat2`): ഓരോ കോളവും ഒരു `vec2` ആയി കണക്കാക്കുകയും 8 ബൈറ്റുകളിലേക്ക് അലൈൻ ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.
• മാട്രിക്സുകൾ (`mat3`): ഓരോ കോളവും ഒരു `vec3` ആയി കണക്കാക്കുകയും 16 ബൈറ്റുകളിലേക്ക് അലൈൻ ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു (പാഡിംഗ് ആവശ്യമാണ്).
• മാട്രിക്സുകൾ (`mat4`): ഓരോ കോളവും ഒരു `vec4` ആയി കണക്കാക്കുകയും 16 ബൈറ്റുകളിലേക്ക് അലൈൻ ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.
• അറേകൾ: ഓരോ എലമെൻ്റും അതിൻ്റെ ബേസ് ടൈപ്പ് അനുസരിച്ച് അലൈൻ ചെയ്യപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ അറേയുടെ ബേസ് അലൈൻമെൻ്റ് അതിൻ്റെ എലമെൻ്റിൻ്റെ അലൈൻമെൻ്റിന് തുല്യമാണ്. അറേയുടെ വലുപ്പം അതിൻ്റെ എലമെൻ്റിൻ്റെ അലൈൻമെൻ്റിൻ്റെ ഗുണിതമാണെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ അറേയുടെ അവസാനത്തിലും പാഡിംഗ് ഉണ്ട്.
• സ്ട്രക്ച്ചറുകൾ: അതിലെ അംഗങ്ങളുടെ ഏറ്റവും വലിയ അലൈൻമെൻ്റ് ആവശ്യകത അനുസരിച്ച് അലൈൻ ചെയ്യുന്നു. ഓരോ അംഗത്തിൻ്റെയും ഘടനയുടെയും അലൈൻമെൻ്റ് ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിന് ആവശ്യമായ പാഡിംഗ് ഉൾപ്പെടുത്തി, സ്ട്രക്ച്ചർ നിർവചനത്തിൽ കാണുന്ന ക്രമത്തിൽ അംഗങ്ങളെ ലേഔട്ട് ചെയ്യുന്നു.

ഉദാഹരണം:

            #version 300 es

layout(std140) uniform ExampleBlock {
  float scalar;
  vec3 vector;
  mat4 matrix;
};

            

              
                Copy
              
            
          

ഈ ഉദാഹരണത്തിൽ:

• `scalar` 4 ബൈറ്റുകളിലേക്ക് അലൈൻ ചെയ്യപ്പെടും.
• `scalar`-ന് ശേഷം 4 ബൈറ്റ് പാഡിംഗ് ആവശ്യമായി വരുന്ന `vector` 16 ബൈറ്റുകളിലേക്ക് അലൈൻ ചെയ്യപ്പെടും.
• `matrix` 4 കോളങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളും, ഓരോന്നും `vec4` ആയി പരിഗണിക്കുകയും 16 ബൈറ്റുകളിലേക്ക് അലൈൻ ചെയ്യുകയും ചെയ്യും.

പാഡിംഗ് കാരണം `ExampleBlock`-ന്റെ ആകെ വലുപ്പം അതിലെ അംഗങ്ങളുടെ വലുപ്പങ്ങളുടെ ആകെത്തുകയേക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കും.

ഷെയർഡ് ലേഔട്ട്

ഷെയർഡ് ലേഔട്ട് മെമ്മറി ലേഔട്ടിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ കംപൈലറിന് കൂടുതൽ വഴക്കം നൽകുന്നു. അടിസ്ഥാന അലൈൻമെൻ്റ് ആവശ്യകതകളെ ഇത് മാനിക്കുമെങ്കിലും, ഒരു പ്രത്യേക ലേഔട്ട് ഇത് ഉറപ്പുനൽകുന്നില്ല. ഇത് ചില ഹാർഡ്‌വെയറുകളിൽ കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ മെമ്മറി ഉപയോഗത്തിനും മികച്ച പ്രകടനത്തിനും ഇടയാക്കും. എന്നിരുന്നാലും, വെബ്ജിഎൽ എപിഐ കോളുകൾ ഉപയോഗിച്ച് (ഉദാഹരണത്തിന്, `gl.UNIFORM_OFFSET` ഉള്ള `gl.getActiveUniformBlockParameter`) ബ്ലോക്കിനുള്ളിലെ വേരിയബിളുകളുടെ ഓഫ്‌സെറ്റുകൾ നിങ്ങൾ വ്യക്തമായി ക്വറി ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട് എന്നതാണ് ഇതിൻ്റെ പോരായ്മ.

ഉദാഹരണം:

            #version 300 es

layout(shared) uniform SharedBlock {
  float scalar;
  vec3 vector;
  mat4 matrix;
};

            

              
                Copy
              
            
          

ഷെയർഡ് ലേഔട്ടിൽ, നിങ്ങൾക്ക് `scalar`, `vector`, `matrix` എന്നിവയുടെ ഓഫ്‌സെറ്റുകൾ മുൻകൂട്ടി അനുമാനിക്കാൻ കഴിയില്ല. വെബ്ജിഎൽ എപിഐ കോളുകൾ ഉപയോഗിച്ച് റൺടൈമിൽ നിങ്ങൾ അവ ക്വറി ചെയ്യണം. നിങ്ങളുടെ ജാവാസ്ക്രിപ്റ്റ് കോഡിൽ നിന്ന് യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്യണമെങ്കിൽ ഇത് പ്രധാനമാണ്.

പാക്ക്ഡ് ലേഔട്ട്

പാക്ക്ഡ് ലേഔട്ട് പാഡിംഗ് ഒഴിവാക്കി വേരിയബിളുകളെ കഴിയുന്നത്ര അടുക്കി പാക്ക് ചെയ്ത് മെമ്മറി ഉപയോഗം കുറയ്ക്കാൻ ലക്ഷ്യമിടുന്നു. മെമ്മറി ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഒരു പ്രശ്നമാകുന്ന സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഇത് പ്രയോജനകരമാകും. എന്നിരുന്നാലും, ജിപിയു-വിന് വേരിയബിളുകൾ കണ്ടെത്താൻ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നടത്തേണ്ടിവരുന്നതിനാൽ പാക്ക്ഡ് ലേഔട്ട് ആക്‌സസ് സമയം കുറയ്ക്കാൻ ഇടയാക്കും. കൂടാതെ, കൃത്യമായ ലേഔട്ട് നിർദ്ദിഷ്ട ഹാർഡ്‌വെയറിനെയും ഡ്രൈവറിനെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് `std140` ലേഔട്ടിനേക്കാൾ പോർട്ടബിലിറ്റി കുറയ്ക്കുന്നു. പലപ്പോഴും, ഡാറ്റ ആക്‌സസ് ചെയ്യുന്നതിലെ അധിക സങ്കീർണ്ണത കാരണം പാക്ക്ഡ് ലേഔട്ട് ഉപയോഗിക്കുന്നത് പ്രായോഗികമായി വേഗതയേറിയതല്ല.

ഉദാഹരണം:

            #version 300 es

layout(packed) uniform PackedBlock {
  float scalar;
  vec3 vector;
  mat4 matrix;
};

            

              
                Copy
              
            
          

പാക്ക്ഡ് ലേഔട്ടിൽ, വേരിയബിളുകൾ കഴിയുന്നത്ര അടുക്കി പാക്ക് ചെയ്യപ്പെടും. എന്നിരുന്നാലും, കൃത്യമായ ലേഔട്ട് ഉറപ്പില്ലാത്തതിനാൽ റൺടൈമിൽ നിങ്ങൾ ഓഫ്‌സെറ്റുകൾ ക്വറി ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്. മെമ്മറി ഉപയോഗം കുറയ്ക്കാൻ ഒരു പ്രത്യേക ആവശ്യം ഉണ്ടാകുകയും അത് പ്രകടനത്തിൽ ഒരു നേട്ടം നൽകുന്നുവെന്ന് നിങ്ങൾ പ്രൊഫൈൽ ചെയ്ത് സ്ഥിരീകരിക്കുകയും ചെയ്തിട്ടില്ലെങ്കിൽ ഈ ലേഔട്ട് സാധാരണയായി ശുപാർശ ചെയ്യപ്പെടുന്നില്ല.

യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് മെമ്മറി ലേഔട്ട് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യൽ

യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് മെമ്മറി ലേഔട്ട് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിൽ പാഡിംഗ് കുറയ്ക്കുന്നതും കാര്യക്ഷമമായ ആക്‌സസ്സിനായി ഡാറ്റ അലൈൻ ചെയ്തിട്ടുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നതും ഉൾപ്പെടുന്നു. ചില തന്ത്രങ്ങൾ ഇതാ:

1. വേരിയബിളുകൾ പുനഃക്രമീകരിക്കുക: യൂണിഫോം ബ്ലോക്കിനുള്ളിലെ വേരിയബിളുകളെ അവയുടെ വലുപ്പവും അലൈൻമെൻ്റ് ആവശ്യകതകളും അടിസ്ഥാനമാക്കി ക്രമീകരിക്കുക. പാഡിംഗ് കുറയ്ക്കുന്നതിന് ചെറിയ വേരിയബിളുകൾക്ക് (ഉദാ. സ്കെയിലാറുകൾ) മുമ്പായി വലിയ വേരിയബിളുകൾ (ഉദാ. മാട്രിക്സുകൾ) സ്ഥാപിക്കുക.
2. ഒരേ തരം ടൈപ്പുകൾ ഗ്രൂപ്പ് ചെയ്യുക: ഒരേ തരത്തിലുള്ള വേരിയബിളുകളെ ഒരുമിച്ച് ഗ്രൂപ്പ് ചെയ്യുക. ഇത് പാഡിംഗ് കുറയ്ക്കാനും കാഷെ ലൊക്കാലിറ്റി മെച്ചപ്പെടുത്താനും സഹായിക്കും.
3. സ്ട്രക്ച്ചറുകൾ വിവേകത്തോടെ ഉപയോഗിക്കുക: ബന്ധപ്പെട്ട വേരിയബിളുകളെ ഒരുമിച്ച് ഗ്രൂപ്പ് ചെയ്യാൻ സ്ട്രക്ച്ചറുകൾ ഉപയോഗിക്കാം, പക്ഷേ സ്ട്രക്ച്ചർ അംഗങ്ങളുടെ അലൈൻമെൻ്റ് ആവശ്യകതകൾ ശ്രദ്ധിക്കുക. പാഡിംഗ് കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കുമെങ്കിൽ ഒരു വലിയ സ്ട്രക്ച്ചറിനു പകരം ഒന്നിലധികം ചെറിയ സ്ട്രക്ച്ചറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് പരിഗണിക്കുക.
4. അനാവശ്യ പാഡിംഗ് ഒഴിവാക്കുക: `std140` ലേഔട്ട് കാരണം ഉണ്ടാകുന്ന പാഡിംഗിനെക്കുറിച്ച് അറിഞ്ഞിരിക്കുക, അത് കുറയ്ക്കാൻ ശ്രമിക്കുക. ഉദാഹരണത്തിന്, നിങ്ങൾക്ക് ഒരു `vec3` ഉണ്ടെങ്കിൽ, 4-ബൈറ്റ് പാഡിംഗ് ഒഴിവാക്കാൻ പകരം ഒരു `vec4` ഉപയോഗിക്കുന്നത് പരിഗണിക്കാം. എന്നിരുന്നാലും, ഇത് മെമ്മറി ഉപയോഗം വർദ്ധിപ്പിക്കും. മികച്ച സമീപനം നിർണ്ണയിക്കാൻ നിങ്ങൾ ബെഞ്ച്മാർക്ക് ചെയ്യണം.
5. `std430` ഉപയോഗിക്കുന്നത് പരിഗണിക്കുക: വെബ്ജിഎൽ2-ൽ നേരിട്ട് ഒരു ലേഔട്ട് ക്വാളിഫയറായി ലഭ്യമല്ലെങ്കിലും, ഓപ്പൺജിഎൽ 4.3-ഉം അതിനുശേഷമുള്ള പതിപ്പുകളിൽ നിന്നും (കൂടാതെ ഓപ്പൺജിഎൽ ഇഎസ് 3.1-ഉം അതിനുശേഷമുള്ളവയും) ലഭിച്ച `std430` ലേഔട്ട്, ഹാർഡ്‌വെയറിനെ അത്രയധികം ആശ്രയിക്കാതെയും റൺടൈം ഓഫ്‌സെറ്റ് ക്വറികൾ ആവശ്യമില്ലാതെയും "പാക്ക്ഡ്" ലേഔട്ടിൻ്റെ ഒരു അടുത്ത അനലോഗിയാണ്. ഇത് അടിസ്ഥാനപരമായി അംഗങ്ങളെ അവയുടെ സ്വാഭാവിക വലുപ്പത്തിലേക്ക് അലൈൻ ചെയ്യുന്നു, പരമാവധി 16 ബൈറ്റുകൾ വരെ. അതിനാൽ ഒരു `float` 4 ബൈറ്റും, ഒരു `vec3` 12 ബൈറ്റും ആണ്. ഈ ലേഔട്ട് ചില വെബ്ജിഎൽ എക്സ്റ്റൻഷനുകൾ ആന്തരികമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. നിങ്ങൾക്ക് പലപ്പോഴും `std430` നേരിട്ട് *നിർദ്ദേശിക്കാൻ* കഴിയില്ലെങ്കിലും, അംഗ വേരിയബിളുകൾ പാക്ക് ചെയ്യുന്നതുമായി ഇത് ആശയപരമായി എങ്ങനെ സാമ്യമുള്ളതാണെന്ന അറിവ് നിങ്ങളുടെ സ്ട്രക്ച്ചറുകൾ സ്വമേധയാ ലേഔട്ട് ചെയ്യുന്നതിന് പലപ്പോഴും ഉപയോഗപ്രദമാണ്.

ഉദാഹരണം: ഒപ്റ്റിമൈസേഷനായി വേരിയബിളുകൾ പുനഃക്രമീകരിക്കുന്നു

താഴെ പറയുന്ന യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് പരിഗണിക്കുക:

            #version 300 es

layout(std140) uniform BadBlock {
  float a;
  vec3 b;
  float c;
  vec3 d;
};

            

              
                Copy
              
            
          

ഇവിടെ, `vec3` വേരിയബിളുകളുടെ അലൈൻമെൻ്റ് ആവശ്യകതകൾ കാരണം കാര്യമായ പാഡിംഗ് ഉണ്ട്. മെമ്മറി ലേഔട്ട് ഇങ്ങനെയായിരിക്കും:

• `a`: 4 ബൈറ്റുകൾ
• പാഡിംഗ്: 12 ബൈറ്റുകൾ
• `b`: 12 ബൈറ്റുകൾ
• പാഡിംഗ്: 4 ബൈറ്റുകൾ
• `c`: 4 ബൈറ്റുകൾ
• പാഡിംഗ്: 12 ബൈറ്റുകൾ
• `d`: 12 ബൈറ്റുകൾ
• പാഡിംഗ്: 4 ബൈറ്റുകൾ

`BadBlock`-ൻ്റെ ആകെ വലുപ്പം 64 ബൈറ്റാണ്.

ഇനി, നമുക്ക് വേരിയബിളുകൾ പുനഃക്രമീകരിക്കാം:

            #version 300 es

layout(std140) uniform GoodBlock {
  vec3 b;
  vec3 d;
  float a;
  float c;
};

            

              
                Copy
              
            
          

ഇപ്പോൾ മെമ്മറി ലേഔട്ട് ഇപ്രകാരമാണ്:

• `b`: 12 ബൈറ്റുകൾ
• പാഡിംഗ്: 4 ബൈറ്റുകൾ
• `d`: 12 ബൈറ്റുകൾ
• പാഡിംഗ്: 4 ബൈറ്റുകൾ
• `a`: 4 ബൈറ്റുകൾ
• പാഡിംഗ്: 4 ബൈറ്റുകൾ
• `c`: 4 ബൈറ്റുകൾ
• പാഡിംഗ്: 4 ബൈറ്റുകൾ

`GoodBlock`-ൻ്റെ ആകെ വലുപ്പം ഇപ്പോഴും 32 ബൈറ്റാണ്, പക്ഷേ ഫ്ലോട്ടുകൾ ആക്സസ് ചെയ്യുന്നത് അല്പം വേഗത കുറഞ്ഞേക്കാം (പക്ഷേ ഒരുപക്ഷേ ശ്രദ്ധിക്കപ്പെടാനിടയില്ല). നമുക്ക് മറ്റൊന്ന് ശ്രമിക്കാം:

            #version 300 es

layout(std140) uniform BestBlock {
  vec3 b;
  vec3 d;
  vec2 ac;
};

            

              
                Copy
              
            
          

ഇപ്പോൾ മെമ്മറി ലേഔട്ട് ഇപ്രകാരമാണ്:

• `b`: 12 ബൈറ്റുകൾ
• പാഡിംഗ്: 4 ബൈറ്റുകൾ
• `d`: 12 ബൈറ്റുകൾ
• പാഡിംഗ്: 4 ബൈറ്റുകൾ
• `ac`: 8 ബൈറ്റുകൾ
• പാഡിംഗ്: 8 ബൈറ്റുകൾ

`BestBlock`-ൻ്റെ ആകെ വലുപ്പം 48 ബൈറ്റാണ്. നമ്മുടെ രണ്ടാമത്തെ ഉദാഹരണത്തേക്കാൾ വലുതാണെങ്കിലും, നമ്മൾ `a`-യ്ക്കും `c`-യ്ക്കും ഇടയിലുള്ള പാഡിംഗ് ഒഴിവാക്കി, അവയെ ഒരൊറ്റ `vec2` മൂല്യമായി കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായി ആക്സസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും.

പ്രവർത്തനക്ഷമമായ ഉൾക്കാഴ്ച: നിങ്ങളുടെ യൂണിഫോം ബ്ലോക്കുകളുടെ ലേഔട്ട് പതിവായി അവലോകനം ചെയ്യുകയും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുക, പ്രത്യേകിച്ച് പ്രകടനത്തിന് നിർണ്ണായകമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ. സാധ്യതയുള്ള തടസ്സങ്ങൾ തിരിച്ചറിയാൻ നിങ്ങളുടെ കോഡ് പ്രൊഫൈൽ ചെയ്യുക, ഒപ്റ്റിമൽ കോൺഫിഗറേഷൻ കണ്ടെത്താൻ വ്യത്യസ്ത ലേഔട്ടുകൾ പരീക്ഷിക്കുക.

ജാവാസ്ക്രിപ്റ്റിൽ യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് ഡാറ്റ ആക്സസ് ചെയ്യൽ

നിങ്ങളുടെ ജാവാസ്ക്രിപ്റ്റ് കോഡിൽ നിന്ന് ഒരു യൂണിഫോം ബ്ലോക്കിലെ ഡാറ്റ അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്യുന്നതിന്, നിങ്ങൾ താഴെ പറയുന്ന ഘട്ടങ്ങൾ ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്:

1. യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് ഇൻഡെക്സ് നേടുക: ഷേഡർ പ്രോഗ്രാമിലെ യൂണിഫോം ബ്ലോക്കിൻ്റെ ഇൻഡെക്സ് വീണ്ടെടുക്കാൻ `gl.getUniformBlockIndex` ഉപയോഗിക്കുക.
2. യൂണിഫോം ബ്ലോക്കിൻ്റെ വലുപ്പം നേടുക: യൂണിഫോം ബ്ലോക്കിൻ്റെ വലുപ്പം ബൈറ്റുകളിൽ നിർണ്ണയിക്കാൻ `gl.getActiveUniformBlockParameter`-നോടൊപ്പം `gl.UNIFORM_BLOCK_DATA_SIZE` ഉപയോഗിക്കുക.
3. ഒരു ബഫർ ഉണ്ടാക്കുക: യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് ഡാറ്റ സൂക്ഷിക്കാൻ ശരിയായ വലുപ്പത്തിൽ ഒരു `Float32Array` (അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് അനുയോജ്യമായ ടൈപ്പ്ഡ് അറേ) ഉണ്ടാക്കുക.
4. ബഫർ പൂരിപ്പിക്കുക: യൂണിഫോം ബ്ലോക്കിലെ ഓരോ വേരിയബിളിനും അനുയോജ്യമായ മൂല്യങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ബഫർ പൂരിപ്പിക്കുക. മെമ്മറി ലേഔട്ട് ശ്രദ്ധിക്കുക (പ്രത്യേകിച്ച് ഷെയർഡ് അല്ലെങ്കിൽ പാക്ക്ഡ് ലേഔട്ടുകളിൽ) ശരിയായ ഓഫ്സെറ്റുകൾ ഉപയോഗിക്കുക.
5. ഒരു ബഫർ ഒബ്ജക്റ്റ് ഉണ്ടാക്കുക: `gl.createBuffer` ഉപയോഗിച്ച് ഒരു വെബ്ജിഎൽ ബഫർ ഒബ്ജക്റ്റ് ഉണ്ടാക്കുക.
6. ബഫർ ബൈൻഡ് ചെയ്യുക: `gl.bindBuffer` ഉപയോഗിച്ച് ബഫർ ഒബ്ജക്റ്റിനെ `gl.UNIFORM_BUFFER` ടാർഗെറ്റിലേക്ക് ബൈൻഡ് ചെയ്യുക.
7. ഡാറ്റ അപ്‌ലോഡ് ചെയ്യുക: `gl.bufferData` ഉപയോഗിച്ച് ടൈപ്പ്ഡ് അറേയിൽ നിന്ന് ബഫർ ഒബ്ജക്റ്റിലേക്ക് ഡാറ്റ അപ്‌ലോഡ് ചെയ്യുക.
8. യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് ഒരു ബൈൻഡിംഗ് പോയിൻ്റിലേക്ക് ബൈൻഡ് ചെയ്യുക: ഒരു യൂണിഫോം ബഫർ ബൈൻഡിംഗ് പോയിൻ്റ് തിരഞ്ഞെടുക്കുക (ഉദാ. 0, 1, 2). തിരഞ്ഞെടുത്ത ബൈൻഡിംഗ് പോയിൻ്റിലേക്ക് ബഫർ ഒബ്ജക്റ്റ് ബൈൻഡ് ചെയ്യാൻ `gl.bindBufferBase` അല്ലെങ്കിൽ `gl.bindBufferRange` ഉപയോഗിക്കുക.
9. യൂണിഫോം ബ്ലോക്കിനെ ബൈൻഡിംഗ് പോയിൻ്റുമായി ലിങ്ക് ചെയ്യുക: ഷേഡറിലെ യൂണിഫോം ബ്ലോക്കിനെ തിരഞ്ഞെടുത്ത ബൈൻഡിംഗ് പോയിൻ്റുമായി ലിങ്ക് ചെയ്യാൻ `gl.uniformBlockBinding` ഉപയോഗിക്കുക.

ഉദാഹരണം: ജാവാസ്ക്രിപ്റ്റിൽ നിന്ന് ഒരു യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്യുന്നു

            // Assuming you have a WebGL context (gl) and a shader program (program)

// 1. Get the uniform block index
const blockIndex = gl.getUniformBlockIndex(program, "MyBlock");

// 2. Get the size of the uniform block
const blockSize = gl.getActiveUniformBlockParameter(program, blockIndex, gl.UNIFORM_BLOCK_DATA_SIZE);

// 3. Create a buffer
const bufferData = new Float32Array(blockSize / 4); // Assuming floats

// 4. Populate the buffer (example values)
// Note: You need to know the offsets of the variables within the block
// For std140, you can calculate them based on the alignment rules
// For shared or packed, you need to query them using gl.getActiveUniform
bufferData[0] = 1.0; // myFloat
bufferData[4] = 2.0; // myVec3.x (offset needs to be calculated correctly)
bufferData[5] = 3.0; // myVec3.y
bufferData[6] = 4.0; // myVec3.z


// 5. Create a buffer object
const buffer = gl.createBuffer();

// 6. Bind the buffer
gl.bindBuffer(gl.UNIFORM_BUFFER, buffer);

// 7. Upload the data
gl.bufferData(gl.UNIFORM_BUFFER, bufferData, gl.DYNAMIC_DRAW);

// 8. Bind the uniform block to a binding point
const bindingPoint = 0;
gl.bindBufferBase(gl.UNIFORM_BUFFER, bindingPoint, buffer);

// 9. Link the uniform block to the binding point
gl.uniformBlockBinding(program, blockIndex, bindingPoint);

            

              
                Copy
              
            
          

പ്രകടനപരമായ പരിഗണനകൾ

യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് ലേഔട്ടിൻ്റെ തിരഞ്ഞെടുപ്പും മെമ്മറി ലേഔട്ടിൻ്റെ ഒപ്റ്റിമൈസേഷനും പ്രകടനത്തിൽ കാര്യമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തും, പ്രത്യേകിച്ച് ധാരാളം യൂണിഫോം അപ്‌ഡേറ്റുകളുള്ള സങ്കീർണ്ണമായ സീനുകളിൽ. ചില പ്രകടനപരമായ പരിഗണനകൾ താഴെ നൽകുന്നു:

• മെമ്മറി ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്: മെമ്മറി ഉപയോഗം കുറയ്ക്കുന്നത് സിപിയു-വും ജിപിയു-വും തമ്മിൽ കൈമാറ്റം ചെയ്യേണ്ട ഡാറ്റയുടെ അളവ് കുറയ്ക്കുകയും പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യും.
• കാഷെ ലൊക്കാലിറ്റി: കാഷെ ലൊക്കാലിറ്റി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്ന രീതിയിൽ വേരിയബിളുകൾ ക്രമീകരിക്കുന്നത് കാഷെ മിസ്സുകളുടെ എണ്ണം കുറയ്ക്കുകയും വേഗതയേറിയ ആക്‌സസ് സമയത്തിന് കാരണമാകുകയും ചെയ്യും.
• അലൈൻമെൻ്റ്: ശരിയായ അലൈൻമെൻ്റ് ഡാറ്റ ജിപിയു-വിന് കാര്യക്ഷമമായി ആക്സസ് ചെയ്യാൻ കഴിയുമെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു. തെറ്റായ അലൈൻമെൻ്റ് പ്രകടനത്തിൽ കുറവുണ്ടാക്കും.
• ഡ്രൈവർ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ: വ്യത്യസ്ത ഗ്രാഫിക്സ് ഡ്രൈവറുകൾ യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് ആക്‌സസ് വ്യത്യസ്ത രീതികളിൽ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തേക്കാം. നിങ്ങളുടെ ടാർഗെറ്റ് ഹാർഡ്‌വെയറിനായി മികച്ച കോൺഫിഗറേഷൻ കണ്ടെത്താൻ വ്യത്യസ്ത ലേഔട്ടുകൾ പരീക്ഷിക്കുക.
• യൂണിഫോം അപ്‌ഡേറ്റുകളുടെ എണ്ണം: യൂണിഫോം അപ്‌ഡേറ്റുകളുടെ എണ്ണം കുറയ്ക്കുന്നത് പ്രകടനം ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തും. ബന്ധപ്പെട്ട യൂണിഫോമുകൾ ഗ്രൂപ്പ് ചെയ്യാനും ഒരൊറ്റ കോളിൽ അവയെ അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്യാനും യൂണിഫോം ബ്ലോക്കുകൾ ഉപയോഗിക്കുക.

ഉപസംഹാരം

വെബ്ജിഎൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ മികച്ച പ്രകടനം കൈവരിക്കുന്നതിന് യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് പാക്കിംഗ് അൽഗോരിതങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കുകയും മെമ്മറി ലേഔട്ട് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യേണ്ടത് അത്യാവശ്യമാണ്. `std140` ലേഔട്ട് പ്രകടനവും അനുയോജ്യതയും തമ്മിൽ ഒരു നല്ല സന്തുലിതാവസ്ഥ നൽകുന്നു, അതേസമയം ഷെയർഡ്, പാക്ക്ഡ് ലേഔട്ടുകൾ കൂടുതൽ വഴക്കം നൽകുന്നുണ്ടെങ്കിലും ഹാർഡ്‌വെയർ ഡിപൻഡൻസികളും റൺടൈം ഓഫ്സെറ്റ് ക്വറികളും ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം പരിഗണിക്കേണ്ടതുണ്ട്. വേരിയബിളുകൾ പുനഃക്രമീകരിക്കുന്നതിലൂടെയും സമാന തരങ്ങൾ ഗ്രൂപ്പ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെയും അനാവശ്യ പാഡിംഗ് കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെയും നിങ്ങൾക്ക് മെമ്മറി ഉപയോഗം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കാനും പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്താനും കഴിയും.

നിങ്ങളുടെ കോഡ് പ്രൊഫൈൽ ചെയ്യാനും നിങ്ങളുടെ നിർദ്ദിഷ്ട ആപ്ലിക്കേഷനും ടാർഗെറ്റ് ഹാർഡ്‌വെയറിനും ഒപ്റ്റിമൽ കോൺഫിഗറേഷൻ കണ്ടെത്താൻ വ്യത്യസ്ത ലേഔട്ടുകൾ പരീക്ഷിക്കാനും ഓർക്കുക. നിങ്ങളുടെ യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് ലേഔട്ടുകൾ പതിവായി അവലോകനം ചെയ്യുകയും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുക, പ്രത്യേകിച്ചും നിങ്ങളുടെ ഷേഡറുകൾ വികസിക്കുകയും കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാവുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ.

കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾക്ക്

• ഓപ്പൺജിഎൽ വിക്കി: ഇൻ്റർഫേസ് ബ്ലോക്ക് (ജിഎൽഎസ്എൽ)
• ഓപ്പൺജിഎൽ ഇഎസ് 3.0 സ്പെസിഫിക്കേഷൻ

വെബ്ജിഎൽ ഷേഡർ യൂണിഫോം ബ്ലോക്ക് പാക്കിംഗ് അൽഗോരിതങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനും ഈ സമഗ്രമായ ഗൈഡ് നിങ്ങൾക്ക് ഒരു ഉറച്ച അടിത്തറ നൽകുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ആശംസകൾ, സന്തോഷകരമായ റെൻഡറിംഗ്!