• 픽셀 쉐이딩 속도 높이기
  
  만약 길고 복잡한 픽셀 쉐이더를 사용하고 있다면 종종 픽셀 쉐이더이 의한 제약을 받고 있을 가능성이 높다. 만약 그러한 경우라면 다음과 같은 방법들을 고려해보라.
  
  
  • 먼저 깊이값(depth)으로 렌더링하기
    쉐이딩 패스에 들어가기 앞서 먼저 (컬러를 제외한)깊이값만으로 렌더링 패스를 수행하면, 특히 장면상에 깊이값들이 복잡하게 연관되어 있는 경우, 필요한 픽셀 쉐이딩과 프레임-버퍼 메모리 접근량을 줄임으로써 성능이 급격하게 증가할 수 있다. 깊이값만에 의한 단일 패스의 효과를 극대화하기 위해서는 단순히 프레임-버퍼에 컬러값을 쓰는 것을 비활상화하는 건 뿐만 아니라, 컬러뿐 아니라 깊이값 자체에 영향을 미치는 쉐이딩 작업(e.g. 알파 테스트)을 포함한, 픽셀에 대한 모든 쉐이딩 작업을 비활성화해야 한다.
    
    
  • 빠른 z값 최적화에 의한 픽셀 프로세싱 줄이기
    현대의 GPU들은 보이지 않는 픽셀들은 쉐이딩 작업을 거치지 않도록 설계된 실리콘들을 가지고 있는데, 이 과정은 현재 시점의 장면을 기준으로 판단되어지기 때문에, 만약 렌더링을 대강 앞에서 뒤의 순서로 수행한다면 판단에 큰 도움을 줄 수 있다. 뿐만 아니라 (위에서 소개한 바와 같이) 별도의 패스를 통해 깊이값들을 구하는 작업을 먼저 수행한다면 쉐이딩 깊이에 대한 복잡도를 1까지 줄일 수 있으므로 나머지 패스(비용이 많이 드는 쉐이딩 작업을 포함)에 드는 비용이 상당량 줄어들게 될 것이다.
    
    
  • 복잡한 함수를 텍스쳐 속에 담기
    텍스쳐는 룩업-테이블(lookup tables)로써 광범위하게 사용될 수 있을 뿐 아니라 그 결과값들이 별도의 비용 없이 저절로 필터링되는 효과까지 얻을 수 있다. 텍스쳐를 이용한 룩업-테이블의 전형적인 예로서 임의의 벡터를 텍스쳐 룩업 한 번의 비용으로 정규화 결과를 높은 정밀도로 얻을 수 있는 정규화 큐브맵(normalization cubemap)을 들 수 있겠다.
    
    
  • 픽셀 단위 작업을 버텍스 쉐이더로 옮기기
    오브젝트 단위의 작업이 버텍스 쉐이더에서 CPU 로 옮겨져야 하는 것과 같이 버텍스 단위의 작업(스크린 좌표공간 안에서 정확하게 선형보간될 수 있는 것들)들은 버텍스 쉐이더로 옮겨져야 한다. 일반적인 예로 벡터 연산, 벡터를 좌표계 상에서 변환시키는 작업등이 있다.
    
    
  • 가능한 한 낮은 정밀도를 사용하라
    DirectX 9 같은 API 들은 정량적인 픽셀 쉐이더 코드나 연산에 대해 낮은 정밀도로 작업할 수 있도록 정밀도에 대한 힌트를 줄 수 있게 되어있다. 많은 GPU 들이 이와 같은 힌트를 사용하여 내부적으로 낮은 정밀도를 사용하거나 성능을 향상시키는 등의 이점을 얻을 수 있다.
    
    
  • 불필요한 정규화를 없애라
    쉽게 저지르는 실수 중 하나는 너무 과도하게 정규화를 좋아해서 모든 벡터를 연산의 매 단계마다 정규화를 수행하곤 한다는 것이다. 어떤 변환이 길이를 보존하는지(정규직교기저(orthonormal basis)에 의한 변환과 같은 것들) 또는 벡터의 길이에 영향을 받지 않는 것들(i.e. 큐브맵 룩업)을 파악하도록 한다.
    
    
  • 가능하면 half-정밀도의 정규화를 사용하라
    NV4x 클래스의 GPU 에서는 half-정밀도 정규화는 거의 비용이 들지 않는 연산이다. HLSL 에서 정규화가 수행될 벡터에 'half' 타입을 사용하라. 만약 DirectX 9 에서 ps_2_0 또는 더 높은 버전의 어셈블리 쉐이더를 사용한다면 'nrm_pp(또는 그와 같은 모든 연산에 '_pp' 수정자를 붙이면 된다)' 명령어를 사용하라. HLSL 쉐이더를 체크할 때 'half' 타입을 제대로 썼는지 확인하기 위하여, 정규화 연산과 관련되어 생성된 어셈블리 쉐이더에 '_pp' 수정자가 제대로 붙었는지 확인하는 것이 도움이 될 것이다. HLSL 쉐이더로부터 생성되는 어셈블리를 확인하고자 할 때는 fxc.exe 또는 FX Composer 의 'Shader Perf' 패널을 실행하면 된다. 또는 NVShaderPerf 의 명령어 라인 유틸리티를 사용해도 될 것이다.
    
    
  • 픽셀 쉐이더에도 LOD 를 적용하라
    비록 그 영향이 버텍스 쉐이더 만큼 큰 것은 아니지만(왜냐면 멀리 있는 오브젝트는 원근법 때문에 픽셀 처리과정에 대해 자연적으로 LOD 가 적용되기 때문이다), 멀리 있는 물체에 대해서 표면에 대한 쉐이더 패스를 줄이면서 쉐이더의 복잡도를 줄여나가면 픽셀 처리과정에서의 부하를 줄일 수 있다.
    
    

• CPU 최적화
  CPU 에 의해 성능에 제약(앞으로는 '성능에'라는 말은 생략하겠습니다)을 받는 응용 프로그램은 복잡한 물리 로직 또는 AI 를 가지고 있는 경우가 많다. 또는 그다지 좋지 않은 배치 사이즈나 어설픈 리소스 관리 때문일 수도 있다. 만약 응용 프로그램이 CPU-한계치에 도달했다면(CPU-limited 를 이런 식으로 번역해봤습니다) 렌더링 파이프라인상에서 CPU 의 일을 줄이기 위해 다음과 같은 제안을 고려해 보라.
  
  
• 리소스 잠금(locking) 회수를 줄이기
  여기서 리소스는 텍스쳐나 버텍스 버퍼와 같은 것들이다. GPU 리소스에 접근해야 하는 그 어떤 동기화 연산을 수행할 때라도 GPU 파이프라인 전체를 오래동안 스톨(stall)시킬 가능성이 존재하는데, 이 스톨은 CPU 와 GPU 사이클 모두에게 비용을 초래한다. CPU 의 경우 GPU 파이프라인이 현재 하던 일을 마저 처리한 후 요청한 리소스를 넘겨줄 때 까지 가만히 앉아서 기다릴 수 밖에 없다. 그리고 GPU 는 파이프라인에 데이터를 다시 채워넣을 때 까지 멍청하게 기다릴 수 밖에 없기 때문이다.
  이러한 현상은 다음과 같은 일을 할 때 발생한다.
  
  • 이전에 렌더링했던 면(surface)을 잠그거나 데이터를 읽으려고 할 때
  • 텍스쳐 또는 버텍스 버퍼와 같은 GPU 가 데이터를 읽어드리는 리소스에 쓰는 작업을 할 때
    
  자주 쓰이는 리소스를 잠그는 것은 청색 라인(DRIVER_WAITS_FOR_GPU)을 높이는 역할을 한다. 이렇게 드라이버가 GPU 를 기다리는 상황을 야기하는 것들에 대한 추가 정보는 부록 A 를 참조하라.
  비효율적인 잠금작업을 없애기 위해서는 응용 프로그램을 Direct3D 디버그 런타임으로 구동한 후 에러나 경고 메시지가 없다는 것을 반드시 확인해야 한다. 리소스에 대한 잠금 작업을 좀 더 효율적으로 관리하는 법에 대해서는 다음 문서를 참고하라.
  http://developer.nvidia.com/object/dynamic_vb_ib.html
  
  
• 드로우(draw) 호출을 최소로 줄이기
  도형들을 리기 위한 모든 API 함수 호출은 그와 관련된 CPU 비용을 소모한다. 따라서 그러한 API 호출 수를 최소화함과 동시에 그래픽 상태(state) 변화를 최소화 하는 것이 CPU 의 부하를 줄일 수 있는 방법이다. 우리는 '배치(batch)'의 정의를 'DirectX9 에서 DrawPrimitive(DP) 또는 DrawIndexedPrimitive(DIP) 같은 하나의 렌더링 관련 API 호출을 통해 그려질 도형(primitive) 그룹'과 같이 정의한다. 그리고 '배치의 크기'는 그 배치 속에 포함된 도형들의 수를 일컫는다.
  NVPerfHUD 를 사용하면 얼마나 배치(batch) 작업을 잘 하고 있는지 알 수있는데, B 키를 누르면 한 프레임 내의 한 번의 드로우 호출 당 몇개의 삼각형들을 그렸는지를 나타내는 히스토그램을 볼 수 있다. <그림 1>은 배치 작업을 잘못 수행하고 있는 모습을 보여주고 있는데, 이것은 적은 수의 도형으로 너무 많은 DP/DIP 호출을 하고 있다.

<그림 1>

DP/DIP 호출을 줄이기 위해 다음과 같은 방법을 사용해 보라.

• 만약 'triangle strip'을 사용한다면 흩어진 스트립을 서로 붙이기 위해 '퇴화된(degenerate) 삼각형'을 사용하라.
  이 방법을 쓰면 한 번의 호출로 같은 재질(material)을 공유하는 여러 개의 스트립을 동시에 보낼 수 있게 된다. 이에 대한 소스 코드는 http://developer.nvidia.com 에서 제공되는 'NVTristrip' 라이브러리를 이용하라.
  
  
• 텍스쳐 페이지를 이용하라.
  서로 다른 오브젝트가 서로 다른 텍스쳐를 사용할 때 배치가 나뉘어지게 된다. 이 때 여러 장의 텍스쳐를 하나의 큰 2D 텍스쳐에 담고 오브젝트들의 텍스쳐 좌표를 적절히 조절하면 한 번의 호출로써 서로 다른 오브젝트들을 그릴 수 있게 된다. 그러나 이 기법은 밉맵과 안티알리아싱에 관하여 문제점이 있다. 이러한 문제들을 비껴가는 방법 중에 하나가 여러 개의 2D 텍스쳐를