在OS X上，OpenGL核心档案的速度变慢了

Question

我在我的引擎中添加了一个新的GL渲染器，它使用核心配置文件。虽然它在Windows和/或nvidia卡上运行良好，但在OS X上要慢10倍（只有3帧每秒而不是30）。奇怪的是，我的兼容性渲染器可以正常运行。

我使用Instruments和GL分析工具收集了一些跟踪数据：

https://www.dropbox.com/sh/311fg9wu0zrarzm/31CGvUcf2q

它显示应用程序在glDrawRangeElements中花费了时间。 我尝试了以下几件事情：

• 使用glDrawElements代替（无效）
• 翻转剔除（速度没有影响）
• 禁用一些GL_DYNAMIC_DRAW缓冲区（无效）
• 绑定索引缓冲区到VAO后进行绘制（无效）
• 将索引转换为4字节（无效）
• 使用GL_BGRA纹理（无效）

我没有尝试的是将我的顶点对齐到16字节边界和/或将索引转换为4字节，但是，如果那是问题，那么标准为什么允许呢？ 我是这样创建上下文的：

NSOpenGLPixelFormatAttribute attributes[] =
{
    NSOpenGLPFAColorSize, 24,
    NSOpenGLPFAAlphaSize, 8,
    NSOpenGLPFADepthSize, 24,
    NSOpenGLPFAStencilSize, 8,
    NSOpenGLPFADoubleBuffer,
    NSOpenGLPFAAccelerated,
    NSOpenGLPFANoRecovery,
    NSOpenGLPFAOpenGLProfile, NSOpenGLProfileVersion3_2Core,
    0
};

NSOpenGLPixelFormat* format = [[NSOpenGLPixelFormat alloc] initWithAttributes:attributes];
NSOpenGLContext* context = [[NSOpenGLContext alloc] initWithFormat:format shareContext:nil];

[self.view setOpenGLContext:context];
[context makeCurrentContext];

尝试以下规格：

• radeon 6630M，OS X 10.7.5
• radeon 6750M，OS X 10.7.5
• geforce GT 330M，OS X 10.8.3

你有任何想法我可能做错了什么吗？再次强调，使用兼容性配置文件可以正常工作（不使用VAOs）。

更新：已向苹果报告。

更新：苹果对此问题不屑一顾...无论如何，我创建了一个小的测试程序，实际上很好。现在我用Instruments比较了调用堆栈，并发现使用引擎时，glDrawRangeElements会进行两个调用：

• gleDrawArraysOrElements_ExecCore
• gleDrawArraysOrElements_Entries_Body

而在测试程序中，它只调用第二个。现在第一个调用会执行类似于即时模式渲染的操作（gleFlushPrimitivesTCLFunc，gleRunVertexSubmitterImmediate），因此明显会导致减速。

- Asylum

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“但说真的，如果那是个问题，那么为什么标准允许呢？”因为标准没有定义“性能”，只有功能。 - Nicol Bolas

它几乎听起来像是退回到软件处理。你应该对其进行分析，看看哪里出现了减速。此外，您可以使用OpenGL Profiler运行它并打开所有错误断点吗？这可能会指出您遗漏的内容（并告诉您是否退回到软件）。 - user1118321

我已经启用了错误检查和断点回退，但是没有任何反应。顺便说一下，我附加的日志显示引擎每帧也在检查GL错误。正如我所提到的，减速明显出现在glDrawRangeElements中。 - Asylum

你正在渲染的缓冲数据有多大？ - Grimmy

由于GL_UNSIGNED_SHORT已经足够，所以它不能太大，而且在GL 2中也可以正常工作。我尝试了更小甚至更大的模型，无论着色器或几何复杂度如何，它们都运行缓慢。 - Asylum

我完全崩溃了...我写了一个测试程序，它可以正常运行。把测试程序的所有内容复制到引擎中，但速度仍然很慢。以为可能是我创建窗口等方面搞错了什么，所以这次用界面生成器和其他工具做得很好。仍然很慢...我真的没有任何想法...我的意思是现在差别是如此微小...(在代码中) - Asylum

Answer 1

最后，我终于成功重现了减速情况。这太疯狂了...很明显是由于在“my_Position”属性上调用glBindAttribLocation引起的。现在我做了一些测试：

• 1 是默认值（由glGetAttribLocation返回）
• 如果我将它设置为 0，则没有问题
• 如果我将它设置为 1，则渲染变慢
• 如果我将它设置为任何较大的数字，那么它又会变慢

显然，我重新链接了程序（检查代码）。这不是实现中的问题，我也测试过“正常”的值。

测试程序：

https://www.dropbox.com/s/dgg48g1fwgyc5h0/SLOWDOWN_REPRO.zip

如何重现：

• 使用 XCode 打开
• 打开 common/glext.h 文件（不要被名称所困扰）
• 将 GLDECLUSAGE_POSITION 常量从 0 修改为 1
• 编译和运行 => 变慢
• 将其改回为零 => 好

- Asylum

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谢谢！我已经花了数天的时间来找出为什么在2013款MacBook Pro上使用50K Tris模型只有15FPS。FPS跳到了无限大（需要更高分辨率的计时器:P）。 - Alec Thilenius

Answer 2

我在以下情况下遇到了同样的问题，使用OS X Mavericks：

• 使用数组缓冲区进行实例化渲染，使每个实例都有自己的modelToWorld和inverseNormal矩阵；通过布局指定属性位置而不是使用glGetAttribLocation

• 在shader中未使用其中一个数组缓冲区，其中声明了位置但实际上在glsl代码中没有用于任何内容的属性

在这种情况下，调用glDrawElementsInstanced会占用大量CPU时间（通常情况下，即使绘制数千个实例，此调用的CPU使用率也几乎为零）。

如果几乎所有在glDrawElementsInstanced中使用的CPU时间都花费在gleDrawArraysOrElements_ExecCore中，则可以确定您正在遇到此特定问题。确保在您的shader代码中实际引用了所有数组缓冲区可将CPU时间修复为（几乎）零。

我怀疑这是一种情况，在glsl的main()函数中省略变量会使编译器混淆，从而删除对该变量的所有引用，留下对属性或统一变量的悬空引用。

- Geebs

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我建议你也向苹果报告这个问题 :) 显然他们也没有解决我的问题。 - Asylum

我有一个非常简单的着色器类似的问题。 谢谢Deekey，虽然我没有使用实例渲染，但是未使用的向量缓冲区会使向量着色器在CPU上运行。 - Michel

进一步说明有多糟糕，如果一个VAO中有未使用但已绑定的变量，即使这些未使用的变量被禁用，顶点着色器也会在软件中运行。 - Michel