Оптимизация шейдеров для мобильных игр: TBDR, Mali, Adreno

Мы разрабатываем кастомные шейдеры для мобильных игр с учётом архитектуры мобильных GPU — TBDR (tile-based deferred rendering) у Apple и Arm Mali, отличной от десктопного immediate mode. Если не понимать эту разницу, производительность может упасть в 3-5 раз. Наш опыт показывает, что грамотная оптимизация шейдеров даёт прирост FPS без потери качества. Например, на устройствах с Mali-G78 замена float на half в UV-семплах повысила FPS с 25 до 55. Экономия бюджета на рендеринг составляет 20–40%, а время отклика снижается до 30%. Свяжитесь с нами для предварительной оценки вашего проекта.

Как оптимизация шейдеров влияет на производительность?

Почему half precision быстрее float?

На мобиле разница между float (32 бит), half (16 бит) и fixed (10 бит, устарело) ощутима. Arm Mali и Adreno поддерживают нативную 16-битную арифметику, и на них half работает вдвое быстрее float. Позиции вершин — float, цвета и UV — half. В GLSL ES 3.0 это mediump vs highp.

Как уменьшить overdraw на мобильных GPU?

Overdraw — повторная закраска одного пикселя. В TBDR каждый лишний проход увеличивает fillrate. Для уменьшения используйте early-z rejection и прозрачные объекты только при необходимости. В Unity: правильный Sorting Layer и Queue в шейдере (Geometry перед Transparent) позволяют рендеру использовать early-z. Прозрачные объекты убивают early-z — их количество в мобильной игре должно быть минимальным. В типовой сцене выигрыш от сортировки — до 40% времени кадра. Согласно документации Arm Mali, overdraw — основная причина падения производительности.

Шейдеры в Unity: URP vs Built-in

Universal Render Pipeline — стандарт для мобильных Unity-игр. Shader Graph позволяет строить шейдеры визуально, но узкие места всё равно нужно дописывать в HLSL. Кастомный SubGraph в Shader Graph — переиспользуемый блок, который компилируется один раз.

Пример простого шейдера растворения (dissolve) на URP HLSL:

half4 frag(Varyings input) : SV_Target { half4 baseColor = SAMPLE_TEXTURE2D(_BaseMap, sampler_BaseMap, input.uv); half noiseValue = SAMPLE_TEXTURE2D(_NoiseMap, sampler_NoiseMap, input.uv).r; half edge = smoothstep(_Threshold - _EdgeWidth, _Threshold + _EdgeWidth, noiseValue); clip(noiseValue - _Threshold); half3 edgeColor = lerp(baseColor.rgb, _EdgeColor.rgb, edge); return half4(edgeColor, baseColor.a); } 

clip() на мобиле работает быстро — TBDR архитектура ещё до растеризации отбрасывает tile, если все пиксели заклипаны.

Как мы оптимизируем шейдеры под конкретные GPU

Наш процесс включает:

1. Анализ целевых устройств (Apple GPU, Mali, Adreno) и их возможностей.
2. Выбор precision и устранение overdraw путём сортировки очереди рендера.
3. Использование Shader Graph с кастомными HLSL-вставками для тонкой настройки.
4. Тестирование на реальных устройствах с профилированием в RenderDoc или Xcode GPU Frame Capture.
5. Итеративная оптимизация до достижения целевого FPS (обычно 60).

Какие постэффекты допустимы на мобильных устройствах?

Полноэкранные постэффекты (bloom, depth of field, motion blur) — дорого. Стратегия:

В URP Bloom override с отключённым High Quality Filtering — для мобильного пресета.

Particle шейдеры и VFX

VFX Graph в Unity требует Compute Shader — поддерживается на Vulkan (Android 7+) и Metal (iOS 11+). Старый Particle System работает через CPU, что хуже при большом количестве частиц. Для мобильных таргетов: VFX Graph на современных устройствах, CPU particles как fallback для бюджетников.

Шейдер для частиц должен быть максимально простым: Unlit, Additive blending, half precision, без Lighting. Lit-шейдер на 500 частицах — распространённая ошибка, которая даёт -10 FPS.

Godot и GLSL ES

В Godot 4 шейдеры пишутся на диалекте GLSL с собственными расширениями. Шейдерный язык Godot компилируется в SPIR-V (Vulkan) или GLSL ES (совместимость). Для мобильного экспорта Godot использует Compatibility renderer на основе OpenGL ES 3.0 — он поддерживается шире, чем Vulkan на старых Android.

Что входит в нашу работу

• Получение и анализ референсов, целевых устройств.
• Разработка до 10 кастомных шейдеров с учётом TBDR и precision.
• Интеграция в ваш проект (Unity, Godot, Unreal).
• Профилирование и оптимизация до 60 FPS.
• Документация по шейдерам и их настройкам.
• Гарантия поддержки в течение 30 дней после сдачи.