深入理解体积着色器性能

体积着色器基准是什么？

与传统光栅化不同，体积着色器会针对屏幕上的每个像素沿视线进行 光线行进，反复评估一个三维体函数，判断是否命中表面。我们的函数定义了一个Mandelbulb分形，它包含大量超越函数、迭代循环与分支判断，是检验 GPU 计算吞吐与显存行为的理想负载。

我们的实现完全运行在 WebGL 片段着色器内，保证流程简单且在不同设备间可比较。每一帧都沿同样的相机轨迹运行，因此帧率差异只与 GPU、驱动或参数有关，而非场景变化。

架构特性与编译器影响

体积着色器基准会放大硬件差异。拥有更高 FP32 吞吐、效率更高的超越函数单元的 GPU，通常在 Mandelbulb 运算中表现出色。更宽的 Warp/Wavefront 可以隐藏延迟，只要分支发散不严重；反之，复杂分支会降低占用率。桌面 GPU 往往在算力、带宽与长时间保持高频方面全面领先移动 GPU。

驱动编译器同样关键。看似微小的 GLSL 改动就可能改变寄存器压力或指令选择。虽然我们的着色器追求稳定与可移植，但不同浏览器仍可能 JIT 出略有区别的代码。因此在 A/B 对比时最好使用同一浏览器，并关注不同预设之间的相对差异，而不只是单一的绝对 FPS 值。

构建可重复的数据集

要得到可信的数据集，可以为不同设备类别选择固定的预设：例如平板选 Ultra Low、游戏本选 Balanced、台式机选 High。先预热一分钟，再记录至少一分钟的数据。每次运行后导出结果，并在 CSV 文件名中写明设备、浏览器和驱动。

记录的不仅是平均 FPS，还要关注帧时间的稳定性。我们建议同时保存帧时间曲线截图，用于观察是否存在周期性抖动或突刺。

理解预设与参数

预设的目标是给不同设备提供合适的起点：

• Ultra Low：降低迭代次数和分辨率，让低功耗设备也能跑出结果。
• Balanced：针对主流笔记本和平衡型独显，提供 10–20 ms 的帧时间。
• High：推向更高迭代与分辨率，适合桌面级 GPU。

如果想进一步探索，可以在预设基础上修改迭代次数、步长或分辨率缩放，并使用分享链接保存自定义组合。分享链接会编码所有关键参数，让团队成员能准确复现你的设置。

指标如何帮助解读性能

FPS：衡量整体吞吐量，但需结合帧时间判断是否稳定。

帧时间（Frame Time）：更直观地显示每帧所需时间。关注平均值，也要关注最小/最大值及分位数。我们在导出 CSV 时会附带这些统计项。

Share Link：一键重现测试配置，方便团队或社区对比。如果在驱动升级后出现回归，可以通过旧链接快速确认差异来自软件还是硬件。

为什么选择 WebGL？

WebGL 几乎在所有桌面与移动浏览器中可用，是实现可访问、可重复基准的最佳载体。我们选择 WebGL 1 以兼容更多设备，并对着色器做了谨慎的兼容性约束。即便如此，现代硬件仍能在该基准下展现显著的性能差异，这对于评估 GPU 计算能力和驱动编译质量非常有帮助。

在现代 GPU 上，你会清晰地看到帧时间随着分辨率或迭代次数线性上升。这正是我们想要的效果：让你能够“拨盘”找到设备在 10–25 ms 区间的负载，此区间最能反映日常交互场景。

关键要点

• 先用预设建立基线，再微调迭代、步长与分辨率以获得有意义的帧时间。
• 导出 CSV 跟踪随时间的变化与优化成果。
• 使用参数化链接，让他人能够公平地重现你的测试。
• 关注帧时间稳定性，远不止平均 FPS。

只要工作负载一致、参数透明，利用体积着色器基准就能了解 GPU 面对数学密集型片段着色时的真实表现。想了解可复现流程，可参考我们的WebGL 基准指南。