帧时间预算与渲染性能

1. 先度量，再优化

• 管线吞吐由最慢的阶段（瓶颈）决定；优化循环是"找到瓶颈 → 优化到瓶颈转移 → 重复"，非瓶颈阶段可以多做工作换画质。度量用毫秒帧时间而非 FPS。见 渲染瓶颈定位与性能度量。
• 并行硬件也受 Amdahl 定律约束：串行部分决定加速上限（如 10% 串行时并行部分提升 20 倍，整体只约 6.9 倍）。见 并行图形架构与排序分类。
• VR 把预算压得更紧：两眼都要渲染，且延迟直接影响舒适度。见 VR 立体渲染优化 与 VR 渲染注意事项。

2. 按瓶颈位置选手段

3. 从硬件看这些手段为何有效

• 小三角形很贵：像素按 2×2 quad 着色，单像素三角形要多算 3 个辅助像素（quad 过度着色）。这是 LOD 也能降低像素开销的原因。见 硬件光栅化与透视校正插值 与 细节层次。
• 占用率与延迟隐藏：每线程寄存器越多，活跃 warp 越少，纹理延迟越难隐藏；但占用率过高也可能抖动缓存。见 GPU 计算调度与占用率。
• early-z 的前提：前到后排序和 z-prepass 只有在 early-z / HiZ 生效时才省下像素着色；写自定义深度、discard、写 UAV 会关闭它们。见 硬件深度剔除与纹理单元。
• 压缩省带宽不省内存：渲染目标的无损压缩和快速清除只减少带宽；mipmap 同时改善画质和纹理缓存命中。见 GPU 内存、缓冲压缩与多重缓冲。
• 回读会造成停顿：GPU 与 CPU 是异步的两台计算机，读回数据可能冲刷管线；遮挡查询采用异步轮询以避免停顿。见 GPU 计算调度与占用率、遮挡剔除。
• 移动端的分块架构：sort-middle GPU 把帧缓冲留在片上，G-buffer 可放在像素本地存储中，但几何放大（几何着色器、曲面细分）代价高。见 GPU 架构案例。
• 缓冲与延迟的取舍：三缓冲减少等待 vsync，但延迟最多增加一帧；这对 VR 尤其关键。见 GPU 内存、缓冲压缩与多重缓冲。

flowchart TD
  A["测量毫秒帧时间"] --> B{"瓶颈在哪?"}
  B -->|"CPU/驱动"| C["减少绘制调用与状态切换, 多线程"]
  B -->|"几何"| D["剔除 + LOD"]
  B -->|"像素"| E["early-z 友好排序, 着色器 LOD, 占用率"]
  B -->|"带宽"| F["压缩, 更小的缓冲格式, mipmap"]
  C --> G["重新测量, 瓶颈转移"]
  D --> G
  E --> G
  F --> G
  G --> B

如上图，优化是一个围绕测量的循环，而不是一次性的清单。