如何禁用WebGL/WebGL2着色器中使用uniform时的浮点算术优化？

Question

如何禁用WebGL/WebGL2着色器中使用uniform时的浮点算术优化？

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我正在尝试在基于32位浮点数的WebGL或WebGL2着色器上实现64位算术。其中一个需要的基本函数是将任何浮点数拆分为两个“不重叠”的浮点数的函数。第一个浮点数包含原始浮点数分数位的前半部分，而第二个浮点数则包含后半部分。以下是该函数的实现：

precision highp float;
...
...
vec2 split(const float a)
{
  const float split = 4097.0; // 2^12 + 1
  vec2 result;
  float t = a * split; // almost 4097 * a
  float diff = t - a; // almost 4096 * a
  result.x = t - diff; // almost a
  result.y = a - result.x; //very small number 
  return result;
}

如果我将着色器中定义的参数传递给该函数，则该函数按预期工作：

precision highp float;
...
...  
float number = 0.1;
vec2 splittedNumber = split(number);
if (splittedNumber.y != 0.0)
{
    // color with white    
    // we step here and see the white screen
}
else
{
   //color with black
}

但是，无论何时数字与任何均匀物相关，一切都会变得不同：

precision highp float;
uniform float uniformNumber;
...
...
float number = 0.2;
if (uniformNumber > 0.0)    
{
  // uniform number is positive, 
  // so we step here
  number = 0.1;  
}  

vec2 splittedNumber = split(number);
if (splittedNumber.y != 0.0)
{
    // color with white    
}
else
{
   //color with black
   // we step here and see the black screen
}

在第二种情况下，当“数字”取决于统一分割函数会进行优化，并返回y值为零的vec2。

在类似OpenGL问题的stackoverflow上有一个类似的问题Differing floating point behaviour between uniform and constants in GLSL。那里的建议是在函数“split”内使用“precise”修饰符。不幸的是，在WebGL/WebGL2着色器中没有这样的修饰符。

您有什么建议可以摆脱我的情况中的优化并实现“split”函数吗？

- David

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Vlad Alex · Accepted Answer

从数学角度来看，你的两个示例都应该输出黑色像素。因为：

float diff = t - a;
result.x = t - diff; // t - diff = t - t + a = a
result.y = a - result.x; // a - a = 0

在使用split()函数时，如果传入的参数是常量（事先已知的值），编译器可能会在优化表达式之前计算函数，因此由于精度误差，你得到的splittedNumber.y != 0.0。当你使用uniform时，编译器会优化表达式，从而产生严格的数学零。为了验证这一点，你可以尝试使用以下比较：

if(abs(splittedNumber.y) > 1e-6)
{

}

顺便提一下，在WebGL着色器中，highp不能保证是32位浮点数。根据硬件的不同，它可能是24位浮点数甚至16位浮点数，因为会回退到使用mediump（如果片元着色器不支持highp）。要查看实际精度，可以使用gl.getShaderPrecisionFormat。

https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/WebGLRenderingContext/getShaderPrecisionFormat