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Analyse Technique : Optimisations Post-Process (Mars 2026)

Cette documentation détaille les pistes d'optimisation GPU pour le pipeline de post-processing de suckless-ogl, basées sur le passage des calculs vers les Compute Shaders.

Objectifs Généraux

  1. Réduction de l'overhead CPU : Supprimer les changements de Framebuffer (FBO) et les draw calls multiples.

  2. Maximisation de l'occupation GPU : Utiliser le parallélisme massif des unités de calcul (EUs/CUs) via les Compute Shaders.

  3. Réduction des barrières de synchronisation : Minimiser les attentes entre les passes.

Partie 1 : Auto-Exposure (Calcul de Luminance)

Concept

Remplacer la passe de rasterisation (Fragment Shader sur un quad 64x64) par un Compute Shader traitant la texture de scène.

Points Critiques (Leçons Apprises)

Pour conserver un rendu ISO avec master, le Compute Shader doit impérativement répliquer la logique physique :

  • Échantillonnage 4x4 : Ne pas se contenter d'un texture() au centre. Il faut moyenner un bloc de pixels (box filter) pour capturer les pics de lumière.

  • Seuil d'exclusion (0.05) : Ignorer les pixels dont la luminance est inférieure à 0.05. Sans cela, le ciel noir ou les ombres profondes tirent la moyenne vers le bas, provoquant une surexposition massive.

  • Valeur Sentinelle (-100.0) : Si un bloc est entièrement noir, il doit être marqué pour être ignoré par l'étape d'adaptation.

Étapes d'implémentation

  1. Shader : Créer shaders/lum_downsample.comp avec une boucle de sampling 4x4.

  2. Texture : Passer downsample_tex en format R32F pour le stockage d'images (image2D).

  3. C Code : Supprimer downsample_fbo. Remplacer glDrawArrays par glDispatchCompute(8, 8, 1).

  4. Barrière : Ajouter glMemoryBarrier(GL_SHADER_IMAGE_ACCESS_BARRIER_BIT) avant l'étape d'adaptation.

Partie 2 : Bloom (Downsampling Single-Pass)

Concept

Remplacer les 5 à 6 passes de Downsampling successives par un seul dispatch Compute Shader (similaire au Single Pass Downsampler d'AMD).

Détails Techniques

  • Hiérarchie de Mips : Utiliser glBindImageTexture pour lier plusieurs niveaux de mipmaps (1 à 4) simultanément.

  • Parallélisme : Chaque groupe de travail (8x8) traite une zone et écrit dans les mips correspondantes.

  • Format : Utiliser R11F_G11F_B10F pour un stockage HDR compact et performant.

Étapes d'implémentation

  1. Shader : Créer shaders/bloom_downsample.comp.

  2. C Code : Modifier fx_bloom_init pour configurer les textures de mips avec l'accès image.

  3. Render : Remplacer la boucle de rendu fragment par un dispatch unique. Conserver le mode Raster pour l'Upsampling (qui bénéficie du blending hardware GL_ONE, GL_ONE).

Partie 3 : Gestion des Ressources & RAII

Concept

Fiabiliser la suppression des ressources lors du redémarrage du moteur ou du changement de résolution.

Recommandations

  • Macro SHADER_SAFE_DESTROY : Utiliser systématiquement une macro vérifiant la nullité avant shader_destroy.

  • Nettoyage FBO : S'assurer que les textures attachées aux FBO sont bien libérées après les FBO pour éviter les dangling pointers dans le driver.

Partie 4 : Validation et Métriques

Méthodologie de test

  1. Parité Visuelle : Utiliser tests/test_visual_fx.c pour comparer, pixel à pixel, le rendu Raster et le rendu Compute. Toute différence de luminance moyenne > 1% doit être traitée comme un bug.

  2. Benchmarking : Utiliser apitrace pour vérifier la disparition des "bubbles" dans le pipeline (zones où le GPU attend le CPU).

  3. Watchdog : Pour les tests sous Wine, implémenter un timeout de sortie si l'application ignore le signal Escape suite à une désynchronisation X11.

Analyse réalisée le 13 Mars 2026.