গ্রাফিক্স ডেটা এবং শেডার গণনার সংখ্যাসূচক ফর্ম্যাট আপনার গেমের পারফর্ম্যান্সে উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলতে পারে।
অপ্টিমাল ফর্ম্যাট নিম্নলিখিত কাজগুলি করে:
- GPU ক্যাশে ব্যবহারের দক্ষতা বাড়ান
- মেমরি ব্যান্ডউইথ খরচ কমায়, বিদ্যুৎ সাশ্রয় করে এবং পারফর্ম্যান্স উন্নত করে
- শেডার প্রোগ্রামে কম্পিউটেশনাল থ্রুপুট সর্বাধিক করুন
- আপনার গেমের CPU RAM ব্যবহার কম করুন
ফ্লোটিং পয়েন্ট ফর্ম্যাট
আধুনিক 3D গ্রাফিক্সে বেশিরভাগ গণনা এবং ডেটা ফ্লোটিং পয়েন্ট নম্বর ব্যবহার করে। Android-এ Vulkan ফ্লোটিং পয়েন্ট নম্বর ব্যবহার করে যেগুলি ৩২ বা ১৬ বিট সাইজের হয়। ৩২-বিট ফ্লোটিং পয়েন্ট নম্বরকে সাধারণত সিঙ্গেল প্রিসিশন বা ফুল প্রিসিশন বলা হয়; ১৬-বিট ফ্লোটিং পয়েন্ট নম্বরকে হাফ প্রিসিশন বলা হয়।
Vulkan একটি ৬৪-বিট ফ্লোটিং পয়েন্ট টাইপকে সংজ্ঞায়িত করে, কিন্তু এই টাইপটি সাধারণত Android-এ Vulkan ডিভাইসে কাজ করে না এবং এর ব্যবহার সাজেস্ট করা হয় না। একটি ৬৪-বিট ফ্লোটিং পয়েন্ট নম্বরকে সাধারণত ডবল প্রিসিশন বলা হয়।
পূর্ণসংখ্যার ফর্ম্যাট
ডেটা ও গণনার জন্য সাইন করা ও সাইন না করা পূর্ণসংখ্যাও ব্যবহার করা হয়। স্ট্যান্ডার্ড ইন্টিজার সাইজ হল ৩২ বিট। অন্যান্য বিট সাইজের জন্য সহায়তা ডিভাইসের উপর নির্ভর করে। Android-এ চলা Vulkan ডিভাইসে সাধারণত ১৬-বিট ও ৮-বিট ইন্টিজার কাজ করে। Vulkan একটি ৬৪-বিট ইন্টিজার টাইপ সংজ্ঞায়িত করে, কিন্তু এই টাইপটি সাধারণত Android-এ Vulkan ডিভাইসে কাজ করে না এবং এর ব্যবহার সাজেস্ট করা হয় না।
সাবঅপ্টিমাল হাফ-প্রিসিশন বিহেভিয়ার
আধুনিক GPU আর্কিটেকচার দুটি ১৬-বিট ভ্যালুকে একসাথে একটি ৩২-বিট পেয়ারে একত্রিত করে এবং পেয়ারে কাজ করে এমন নির্দেশাবলী প্রয়োগ করে। সেরা পারফর্ম্যান্সের জন্য, ১৬-বিট ফ্লোট ভেরিয়েবল ব্যবহার করা এড়িয়ে চলুন; ডেটাকে দুই বা চার-এলিমেন্ট ভেক্টরে ভেক্টরাইজ করুন। শেডার কম্পাইলার ভেক্টর অপারেশনে স্কেলার ভ্যালু ব্যবহার করতে পারতে পারে। তবে, আপনি যদি স্কেলার অপ্টিমাইজ করার জন্য কম্পাইলারের উপর নির্ভর করেন, তাহলে ভেক্টরাইজেশন যাচাই করতে কম্পাইলার আউটপুট চেক করুন।
৩২-বিট এবং ১৬-বিট&#ndash;প্রিসিশন ফ্লোটিং পয়েন্টে কনভার্ট করার জন্য কম্পিউটেশনাল খরচ হয়। আপনার কোডে প্রিসিশন কনভার্সন কমিয়ে ওভারহেড কমান।
আপনার অ্যালগরিদমের ১৬-বিট ও ৩২-বিট ভার্সনের মধ্যে বেঞ্চমার্ক পারফর্ম্যান্সের পার্থক্য। হাফ প্রিসিশন সবসময় পারফর্ম্যান্সের উন্নতি করে না, বিশেষ করে জটিল গণনার ক্ষেত্রে। যেসব অ্যালগরিদম ভেক্টরাইজড ডেটাতে ফিউজড মাল্টিপ্লাই-অ্যাড (FMA) নির্দেশাবলী ব্যাপকভাবে ব্যবহার করে, সেগুলি হাফ প্রিসিশনে উন্নত পারফর্ম্যান্সের জন্য উপযুক্ত।
নিউমেরিক্যাল ফর্ম্যাট সাপোর্ট
Android-এর সব Vulkan ডিভাইস ডেটা ও শেডার ক্যালকুলেশনে সিঙ্গেল-প্রিসিশন, ৩২-বিট ফ্লোটিং পয়েন্ট সংখ্যা ও ৩২-বিট ইন্টিজার সংখ্যা সাপোর্ট করে। অন্যান্য ফর্ম্যাটের জন্য সহায়তা উপলভ্য হওয়ার কোনও গ্যারেন্টি নেই এবং উপলভ্য হলেও, সব ব্যবহারের ক্ষেত্রে গ্যারেন্টি নেই।
ঐচ্ছিক সংখ্যাসূচক ফর্ম্যাটের জন্য Vulkan-এর দুটি বিভাগ রয়েছে: পাটিগণিত এবং স্টোরেজ। নির্দিষ্ট ফর্ম্যাট ব্যবহার করার আগে, ডিভাইসটি দুটি বিভাগেই এটি সাপোর্ট করে কিনা তা নিশ্চিত করুন।
পাটিগণিত সংক্রান্ত সহায়তা
শেডার প্রোগ্রামে ব্যবহার করার জন্য Vulkan ডিভাইসকে অবশ্যই একটি সংখ্যাসূচক ফর্ম্যাটের জন্য পাটিগণিত সমর্থন ঘোষণা করতে হবে। Android-এ Vulkan ডিভাইস সাধারণত পাটিগণিতের জন্য নিম্নলিখিত ফর্ম্যাটগুলি সাপোর্ট করে:
- ৩২-বিট ইন্টিজার (বাধ্যতামূলক)
- ৩২-বিট ফ্লোটিং পয়েন্ট (বাধ্যতামূলক)
- ৮-বিট ইন্টিজার (ঐচ্ছিক)
- ১৬-বিট ইন্টিজার (ঐচ্ছিক)
- ১৬-বিট হাফ-প্রিসিশন ফ্লোটিং পয়েন্ট (ঐচ্ছিক)
Vulkan ডিভাইস পাটিগণিতের জন্য ১৬-বিট ইন্টিজার সাপোর্ট করে কিনা তা নির্ধারণ করতে,
vkGetPhysicalDeviceFeatures2() ফাংশন কল করে ডিভাইসের ফিচার ফিরিয়ে আনুন এবং
VkPhysicalDeviceFeatures2 ফলাফল স্ট্রাকচারে shaderInt16 ফিল্ডটি
সত্য কিনা তা চেক করুন।
কোনও Vulkan ডিভাইস ১৬-বিট ফ্লোট বা ৮-বিট ইন্টিজার সাপোর্ট করে কিনা তা নির্ধারণ করতে, নিম্নলিখিত ধাপগুলি অনুসরণ করুন:
- ডিভাইসে VK_KHR_shader_float16_int8 Vulkan এক্সটেনশন কাজ করে কিনা তা চেক করুন। ১৬-বিট ফ্লোট ও ৮-বিট ইন্টিজার সাপোর্ট করার জন্য এক্সটেনশন প্রয়োজন।
VK_KHR_shader_float16_int8কাজ করলে,VkPhysicalDeviceFeatures2.pNextচেনে VkPhysicalDeviceShaderFloat16Int8Features স্ট্রাকচার পয়েন্টার যোগ করুন।vkGetPhysicalDeviceFeatures2()কল করার পরেVkPhysicalDeviceShaderFloat16Int8Featuresফলাফল স্ট্রাকচারেরshaderFloat16এবংshaderInt8ফিল্ড চেক করুন। ফিল্ডের ভ্যালুtrueহলে, ফর্ম্যাটটি শেডার প্রোগ্রাম অ্যারিথমেটিকের জন্য কাজ করে।
Vulkan 1.1 বা ২০২২ Android Baseline প্রোফাইলে
প্রয়োজন না হলেও, Android ডিভাইসে VK_KHR_shader_float16_int8
এক্সটেনশনের জন্য সহায়তা খুবই সাধারণ।
স্টোরেজ সংক্রান্ত সহায়তা
Vulkan ডিভাইসকে অবশ্যই নির্দিষ্ট স্টোরেজের ধরনের জন্য ঐচ্ছিক সংখ্যাসূচক ফর্ম্যাটের জন্য সহায়তা ঘোষণা করতে হবে। VK_KHR_16bit_storage এক্সটেনশন ১৬-বিট ইন্টিজার ও ১৬-বিট ফ্লোটিং-পয়েন্ট ফর্ম্যাটের জন্য সাপোর্ট ঘোষণা করে। এক্সটেনশন দ্বারা চার ধরনের স্টোরেজ সংজ্ঞায়িত করা হয়। কোনও ডিভাইস কোনও, কিছু বা সব ধরনের স্টোরেজের জন্য ১৬-বিট নম্বর সাপোর্ট করতে পারে।
স্টোরেজের ধরনগুলি হল:
- স্টোরেজ বাফার অবজেক্ট
- ইউনিফর্ম বাফার অবজেক্ট
- ধ্রুবক ব্লক পুশ করুন
- শেডার ইনপুট ও আউটপুট ইন্টারফেস
Android-এ Vulkan 1.1-এর বেশিরভাগ ডিভাইসে স্টোরেজ বাফার অবজেক্টে ১৬-বিট ফর্ম্যাট কাজ করে, তবে সব ডিভাইসে নয়। GPU মডেলের উপর ভিত্তি করে সাপোর্ট অনুমান করবেন না। কোনও নির্দিষ্ট GPU-এর জন্য পুরনো ড্রাইভার সহ ডিভাইস স্টোরেজ বাফার অবজেক্টকে সাপোর্ট নাও করতে পারে, তবে নতুন ড্রাইভার সহ ডিভাইস তা করে।
ইউনিফর্ম বাফার, পুশ কনস্ট্যান্ট ব্লক এবং শেডার ইনপুট/আউটপুট ইন্টারফেসে ১৬-বিট ফর্ম্যাটের জন্য সহায়তা সাধারণত GPU প্রস্তুতকারকের উপর নির্ভর করে। Android-এ, একটি GPU সাধারণত এই তিনটি ধরনের সবকটিকেই সাপোর্ট করে অথবা কোনওটিকেই করে না।
Vulkan অ্যারিথমেটিক ও স্টোরেজ ফর্ম্যাট কাজ করে কিনা তা পরীক্ষা করার জন্য একটি উদাহরণ ফাংশন:
struct ReducedPrecisionSupportInfo {
// Arithmetic support
bool has_8_bit_int_ = false;
bool has_16_bit_int_ = false;
bool has_16_bit_float_ = false;
// Storage support
bool has_16_bit_SSBO_ = false;
bool has_16_bit_UBO_ = false;
bool has_16_bit_push_ = false;
bool has_16_bit_input_output_ = false;
// Use 16-bit floats if we have arithmetic
// support and at least SSBO storage support.
bool use_16bit_floats_ = false;
};
void CheckFormatSupport(VkPhysicalDevice physical_device,
ReducedPrecisionSupportInfo &info) {
// Retrieve the device extension list so we
// can check for our desired extensions.
uint32_t device_extension_count;
vkEnumerateDeviceExtensionProperties(physical_device, nullptr,
&device_extension_count, nullptr);
std::vector<VkExtensionProperties> device_extensions(device_extension_count);
vkEnumerateDeviceExtensionProperties(physical_device, nullptr,
&device_extension_count, device_extensions.data());
bool has_16_8_extension = HasDeviceExtension("VK_KHR_shader_float16_int8",
device_extensions);
// Initialize the device features structure and
// chain the storage features structure and 8/16-bit
// support structure if applicable.
VkPhysicalDeviceFeatures2 device_features;
memset(&device_features, 0, sizeof(device_features));
device_features.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PHYSICAL_DEVICE_FEATURES_2;
VkPhysicalDeviceShaderFloat16Int8Features f16_int8_features;
memset(&f16_int8_features, 0, sizeof(f16_int8_features));
f16_int8_features.sType =
VK_STRUCTURE_TYPE_PHYSICAL_DEVICE_FLOAT16_INT8_FEATURES_KHR;
VkPhysicalDevice16BitStorageFeatures storage_features;
memset(&storage_features, 0, sizeof(storage_features));
storage_features.sType =
VK_STRUCTURE_TYPE_PHYSICAL_DEVICE_16BIT_STORAGE_FEATURES;
device_features.pNext = &storage_features;
if (has_16_8_extension) {
storage_features.pNext = &f16_int8_features;
}
vkGetPhysicalDeviceFeatures2(physical_device, &device_features);
// Parse the storage features and determine
// what kinds of 16-bit storage access are available.
if (storage_features.storageBuffer16BitAccess ||
storage_features.uniformAndStorageBuffer16BitAccess) {
info.has_16_bit_SSBO_ = true;
}
info.has_16_bit_UBO_ = storage_features.uniformAndStorageBuffer16BitAccess;
info.has_16_bit_push_ = storage_features.storagePushConstant16;
info.has_16_bit_input_output_ = storage_features.storageInputOutput16;
info.has_16_bit_int_ = device_features.features.shaderInt16;
if (has_16_8_extension) {
info.has_16_bit_float_ = f16_int8_features.shaderFloat16;
info.has_8_bit_int_ = f16_int8_features.shaderInt8;
}
// Get arithmetic and at least some form of storage
// support before enabling 16-bit float usage.
if (info.has_16_bit_float_ && info.has_16_bit_SSBO_) {
info.use_16bit_floats_ = true;
}
}
ডেটার জন্য প্রিসিশন লেভেল
হাফ-প্রিসিশন ফ্লোটিং পয়েন্ট নম্বর, সিঙ্গেল-প্রিসিশন ফ্লোটিং পয়েন্ট নম্বরের তুলনায় কম প্রিসিশনে কম রেঞ্জের ভ্যালু দেখাতে পারে। সিঙ্গেল-প্রিসিশনের তুলনায় হাফ-প্রিসিশন প্রায়ই একটি সহজ এবং ধারণাগতভাবে লসলেস পছন্দ। তবে, সব ব্যবহারের ক্ষেত্রে হাফ-প্রিসিশন ব্যবহারিক নাও হতে পারে। কিছু ধরনের ডেটার ক্ষেত্রে, রেঞ্জ ও প্রিসিশন কমানোর ফলে গ্রাফিক আর্টিফ্যাক্ট বা ভুল রেন্ডারিং হতে পারে।
হাফ-প্রিসিশন ফ্লোটিং পয়েন্টে উপস্থাপনের জন্য উপযুক্ত ডেটার ধরনের মধ্যে রয়েছে:
- লোকাল স্পেস কোঅর্ডিনেটে পজিশন ডেটা
- সীমিত UV র্যাপিং সহ ছোট টেক্সচারের জন্য টেক্সচার UV যা -১.০ থেকে ১.০ কোঅর্ডিনেট রেঞ্জে সীমাবদ্ধ করা যেতে পারে
- নর্মাল, ট্যাঞ্জেন্ট ও বিট্যাঞ্জেন্ট ডেটা
- ভার্টেক্স কালার ডেটা
- 0.0-এ কেন্দ্রিত কম নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তা সহ ডেটা
হাফ-প্রিসিশন ফ্লোটে উপস্থাপনের জন্য সাজেস্ট করা হয় না এমন ডেটার ধরনের মধ্যে রয়েছে:
- গ্লোবাল ওয়ার্ল্ড কোঅর্ডিনেটে পজিশন ডেটা
- অ্যাটলাস শিটে UI এলিমেন্ট কোঅর্ডিনেটের মতো উচ্চ-নির্ভুলতা ব্যবহারের ক্ষেত্রে টেক্সচার UV
শেডার কোডে প্রিসিশন
OpenGL Shading Language (GLSL) এবং High-level Shader Language (HLSL) শেডার প্রোগ্রামিং ল্যাঙ্গুয়েজ সংখ্যাসূচক প্রকারের জন্য রিল্যাক্সড প্রিসিশন বা এক্সপ্লিসিট প্রিসিশনের স্পেসিফিকেশন সাপোর্ট করে। শেডার কম্পাইলারের জন্য রিল্যাক্সড প্রিসিশনকে সাজেশন হিসেবে বিবেচনা করা হয়। নির্দিষ্ট প্রিসিশনের জন্য স্পষ্ট প্রিসিশন প্রয়োজন। Android-এ Vulkan ডিভাইস সাধারণত ১৬-বিট ফর্ম্যাট ব্যবহার করে যখন রিল্যাক্সড প্রিসিশন দ্বারা সাজেস্ট করা হয়। অন্যান্য Vulkan ডিভাইস, বিশেষ করে ডেস্কটপ কম্পিউটারে গ্রাফিক্স হার্ডওয়্যার ব্যবহার করার সময় ১৬-বিট ফর্ম্যাটের জন্য সাপোর্ট না থাকলে, রিল্যাক্সড প্রিসিশন উপেক্ষা করে ৩২-বিট ফর্ম্যাট ব্যবহার করতে পারে।
GLSL-এ স্টোরেজ এক্সটেনশন
স্টোরেজ এবং ইউনিফর্ম বাফার স্ট্রাকচারে ১৬-বিট বা ৮-বিট সংখ্যাসূচক ফর্ম্যাটের জন্য সহায়তা চালু করতে উপযুক্ত GLSL এক্সটেনশন অবশ্যই সংজ্ঞায়িত করতে হবে। প্রাসঙ্গিক এক্সটেনশন ঘোষণাগুলি হল:
// Enable 16-bit formats in storage and uniform buffers.
#extension GL_EXT_shader_16bit_storage : require
// Enable 8-bit formats in storage and uniform buffers.
#extension GL_EXT_shader_8bit_storage : require
এইসব এক্সটেনশন GLSL-এর জন্য নির্দিষ্ট এবং HLSL-এ এর সমতুল্য কিছু নেই।
GLSL-এ রিল্যাক্সড প্রিসিশন
সিঙ্গেল-প্রিসিশন ফ্লোট সাজেস্ট করতে ফ্লোটিং পয়েন্ট টাইপের আগে highp কোয়ালিফায়ার ব্যবহার করুন এবং
হাফ-প্রিসিশন ফ্লোটের জন্য mediump কোয়ালিফায়ার ব্যবহার করুন।
Vulkan-এর জন্য GLSL কম্পাইলার পুরনো lowp কোয়ালিফায়ারকে mediump হিসেবে ব্যাখ্যা করে।
রিলাক্সড প্রিসিশনের কিছু উদাহরণ:
mediump vec4 my_vector; // Suggest 16-bit half precision
highp mat4 my_matrix; // Suggest 32-bit single precision
GLSL-এ এক্সপ্লিসিট প্রিসিশন
১৬-বিট ফ্লোটিং পয়েন্ট টাইপ ব্যবহার করার সুবিধা চালু করতে,
GLSL কোডে GL_EXT_shader_explicit_arithmetic_types_float16 এক্সটেনশন অন্তর্ভুক্ত করুন:
#extension GL_EXT_shader_explicit_arithmetic_types_float16 : require
GLSL-এ ১৬-বিট ফ্লোটিং পয়েন্ট স্কেলার, ভেক্টর ও ম্যাট্রিক্সের ধরন ঘোষণা করতে নিম্নলিখিত কীওয়ার্ড ব্যবহার করুন:
float16_t f16vec2 f16vec3 f16vec4
f16mat2 f16mat3 f16mat4
f16mat2x2 f16mat2x3 f16mat2x4
f16mat3x2 f16mat3x3 f16mat3x4
f16mat4x2 f16mat4x3 f16mat4x4
GLSL-এ ১৬-বিট ইন্টিজার স্কেলার এবং ভেক্টর টাইপ ঘোষণা করতে নিম্নলিখিত কীওয়ার্ড ব্যবহার করুন:
int16_t i16vec2 i16vec3 i16vec4
uint16_t u16vec2 u16vec3 u16vec4
HLSL-এ রিল্যাক্সড প্রিসিশন
HLSL-এ রিল্যাক্সড প্রিসিশনের পরিবর্তে মিনিমাল প্রিসিশন শব্দটি ব্যবহার করা হয়। একটি ন্যূনতম
নির্ভুলতার ধরন কীওয়ার্ড ন্যূনতম নির্ভুলতা নির্দিষ্ট করে, তবে কম্পাইলার
একটি উচ্চতর নির্ভুলতা প্রতিস্থাপন করতে পারে যদি উচ্চতর নির্ভুলতা টার্গেট হার্ডওয়্যারের জন্য
একটি ভাল পছন্দ হয়। min16float কীওয়ার্ডের মাধ্যমে ন্যূনতম প্রিসিশন ১৬-বিট ফ্লোট নির্দিষ্ট করা হয়। ন্যূনতম প্রিসিশন সাইন করা এবং সাইন না করা ১৬-বিট ইন্টিজার
যথাক্রমে min16int এবং min16uint কীওয়ার্ড দ্বারা নির্দিষ্ট করা হয়। ন্যূনতম
নির্ভুলতা ঘোষণার অতিরিক্ত উদাহরণে নিম্নলিখিতগুলি অন্তর্ভুক্ত:
// Four element vector and four-by-four matrix types
min16float4 my_vector4;
min16float4x4 my_matrix4x4;
HLSL-এ এক্সপ্লিসিট প্রিসিশন
হাফ-প্রিসিশন ফ্লোটিং-পয়েন্ট half বা float16_t
কীওয়ার্ড দ্বারা নির্দিষ্ট করা হয়। চিহ্নিত এবং চিহ্নহীন ১৬-বিট পূর্ণসংখ্যা যথাক্রমে int16_t
এবং uint16_t কীওয়ার্ড দ্বারা নির্দিষ্ট করা হয়। স্পষ্ট নির্ভুলতা ঘোষণার অতিরিক্ত উদাহরণের মধ্যে
নিম্নলিখিতগুলি অন্তর্ভুক্ত:
// Four element vector and four-by-four matrix types
half4 my_vector4;
half4x4 my_matrix4x4;