Поскольку при наличии только двух матриц 4 × 4, по одной для каждой кости, назначенной и взвешенной вершине, вам нужно выполнить только два умножения 4-векторных матриц 4 × 4 и взвешенную сумму.
В отличие от этого, если вы отправите как отдельный кватернион и перевод, вам придется выполнить эквивалент двух 3-векторных 3x3-матричных умножений плюс четыре 3-векторных 3-векторных сложения и взвешенную сумму. Либо вы сначала преобразуете свой кватернион в матрицу вращения, затем в 3-векторное умножение матриц 3 × 3, либо вы выполняете прямое 3-векторное умножение кватерниона, вычислительные усилия примерно одинаковы. И после этого вы должны постумножить на матрицу просмотра модели.
Вполне возможно использовать 4-элементный вектор uniform в качестве кватерниона, но тогда вам придется объединить множество вычислений в вершинном шейдере: сначала поверните вершину на два кватерниона, затем переместите ее и затем умножьте его на матрицу просмотра модели. Просто загружая две матрицы преобразования, взвешенные в шейдере, вы экономите много вычислений на GPU. Выполнение умножения кватернионов на матрицу на ЦП выполняет вычисление только один раз для каждой кости, тогда как в шейдере оно выполняется для каждой отдельной вершины. Графические процессоры хороши, если вам нужно выполнять множество одинаковых вычислений с разной датой ввода. Но они отстой, если вам нужно вычислить только несколько значений, которые повторно используются для больших объемов данных. Однако процессоры любят такие задачи.
Преимущество однородных преобразований, представленных матрицами 4×4, заключается в том, что одна матрица может содержать целую цепочку преобразований. Если вы разделяете повороты и переводы, вам придется выполнять всю цепочку операций по порядку. Только с одним вращением и перемещением это меньше операций, чем одно матричное преобразование 4 × 4. Добавьте одно единственное преобразование, и вы достигли точки безубыточности.
Матрицы преобразования, даже в скелетной позе, примененной к сетке, одинаковы для всех вершин. Скажем, сетка имеет 100 вершин вокруг пары костей (это небольшое число, кстати), тогда вам придется выполнять описанные выше вычисления для каждой любой вершины, тратя впустую драгоценные вычислительные циклы графического процессора. А для чего? Для определения примерно 32 скалярных значений (или 8 4-векторов). А теперь сравните это: 100 4-векторов (если учитывать только положение вершин) и только 8. Это порядок величины накладных расходов, связанных с обработкой поз кватернионов в шейдере. Вычислите его один раз на ЦП и передайте предварительно рассчитанный ГП, чтобы разделить его между примитивами. Если вы запрограммируете его правильно, весь расчет одного столбца матрицы прекрасно впишется в конвейер ЦП, что значительно превзойдет каждую попытку его распараллеливания. Распараллеливание не приходит бесплатно!
person
datenwolf
schedule
29.03.2013
