Vulkan草叶渲染中顶点排序引发视角相关性能异常问题
2026-7-11
草地渲染性能异常问题
我正在渲染一片草地，每片草叶的xz坐标存储在实例化顶点缓冲区中。最初使用Halton序列生成坐标，缓冲区中的位置呈随机分布。之后改用Z曲线分块生成坐标以提升数据局部性，为视锥体剔除做准备。但即便尚未实现视锥体剔除，性能在特定视角下有所提升，相反视角的性能却下降了。
为验证这一现象，我回到使用Halton序列生成点的旧分支并对其进行排序，得到如下结果：
| 排序方式 | 朝向-x视角 | 朝向x视角 | 朝向-z视角 | 朝向z视角 |
|---|---|---|---|---|
| 无排序 | ~25 FPS | ~25 FPS | ~25 FPS | ~25 FPS |
a.x < b.x | ~15 FPS | ~30 FPS | ~20 FPS | ~20 FPS |
a.x > b.x | ~30 FPS | ~15 FPS | ~20 FPS | ~20 FPS |
a.z < b.z | ~20 FPS | ~20 FPS | ~15 FPS | ~30 FPS |
a.z > b.z | ~20 FPS | ~20 FPS | ~30 FPS | ~15 FPS |
测试运行在Intel显卡（mesa驱动）上，同时使用Vulkan Memory Allocator。
回到Z曲线实现并添加视锥体剔除（仅将视锥体内的草叶位置写入缓冲区）后，性能无变化。而打乱草叶顺序则“解决”了问题，性能回到稳定但较低的水平。
需要说明的是：除开启视锥体剔除的情况外，我未基于视图矩阵的值进行任何条件操作，仅执行常规的矩阵/向量乘法。
请问造成这一现象的原因可能是什么？
内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alex V.
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