將指令碼遷移至 OpenGL ES 3.1

如果工作負載適合 GPU 運算，請將 RenderScript 指令碼遷移至 OpenGL ES (GLES)，讓以 Kotlin、Java 或 NDK 編寫的應用程式充分利用 GPU 硬體。概略說明內容，協助您使用 OpenGL ES 3.1 運算著色器取代 RenderScript 指令碼。

注意： 由於 Vulkan 運算功能只能透過 NDK 存取，可最大化 GPU 硬體的控管能力，因此或許能提高應用程式的效能。

GLES 初始化

請勿建立 RenderScript 結構定義物件，而是按照下列步驟，使用 EGL 建立 GLES 畫面外的內容：

1. 取得預設螢幕

2. 使用預設顯示畫面初始化 EGL，指定 GLES 版本。

3. 選擇介面類型為 EGL_PBUFFER_BIT 的 EGL 設定。

4. 使用顯示和設定建立 EGL 結構定義。

5. 使用 eglCreatePBufferSurface 建立螢幕外介面。如果結構定義僅用於運算，狀態可能會是很小 (1x1) 的介面。

6. 建立轉譯執行緒，並在轉譯執行緒中呼叫螢幕、表面和 EGL 結構定義eglMakeCurrent，將 GL 結構定義繫結至執行緒。

範例應用程式示範如何在 GLSLImageProcessor.kt 中初始化 GLES 結構定義。詳情請參閱「EGLSurfaces 和 OpenGL ES」。

注意： 另一種在 GLES 中執行圖片處理的方法，是算繪到螢幕外的介面，而非 GL 運算。這個範例說明如何使用 GL 進行運算，因為對應方式更接近使用 RenderScript。

GLES 偵錯輸出內容

在 OpenGL 取得實用錯誤時，會使用擴充功能啟用偵錯記錄功能，藉此設定偵錯輸出回呼。從 SDK (glDebugMessageCallbackKHR) 執行這項操作的方法尚未實作，並擲回例外狀況。範例應用程式包含來自 NDK 程式碼回呼的包裝函式。

GLES 配置

RenderScript 分配可以遷移至不可變儲存空間紋理或著色器儲存空間緩衝區物件。如果是唯讀映像檔，您可以使用範例物件進行篩選。

GLES 資源會在 GLES 中分配。為了避免與其他 Android 元件互動時產生記憶體複製負擔，KHR 映像檔擴充功能允許分享 2D 陣列的圖片資料。搭載 Android 8.0 以上版本的 Android 裝置需要這項擴充功能。graphics-core Android Jetpack 程式庫支援在代管程式碼中建立這些映像檔，以及將其對應至分配的 HardwareBuffer：

val outputBuffers = Array(numberOfOutputImages) {
  HardwareBuffer.create(
    width, height, HardwareBuffer.RGBA_8888, 1,
    HardwareBuffer.USAGE_GPU_SAMPLED_IMAGE
  )
}
val outputEGLImages = Array(numberOfOutputImages) { i ->
    androidx.opengl.EGLExt.eglCreateImageFromHardwareBuffer(
        display,
        outputBuffers[i]
    )!!
}

遺憾的是，這不會建立不可變更的儲存紋理，讓運算著色器直接寫入緩衝區。這個範例使用 glCopyTexSubImage2D 將運算著色器使用的儲存空間紋理複製到 KHR Image，如果 OpenGL 驅動程式支援 EGL Image Storage 擴充功能，該擴充功能即可用來建立共用不可變更的儲存紋理，以避免複製。

轉換至 GLSL 運算著色器

您的 RenderScript 指令碼會轉換為 GLSL 運算著色器。

編寫 GLSL 運算著色器

在 OpenGL ES 中，電腦著色器是以 OpenGL 著色語言 (GLSL) 編寫。

注意： 與 RenderScript 指令碼不同，GLSL 運算著色器不能有任何可叫用的函式，而且只能有一個核心。

調整指令碼全域變數

您可以根據指令碼全域的特性，針對未在著色器中修改的全域使用制服或統一緩衝區物件：

• 統一緩衝區：建議用於頻繁變更且大於推送常數上限的指令碼全域變數。

對於著色器內變更的全域變數，您可以使用不可變更的儲存紋理或著色器儲存空間緩衝區物件。

執行運算作業

運算著色器不屬於圖形管線，屬於一般用途，是專為計算高度平行處理的工作而設計。如此一來，您可以進一步控管這些專案的執行方式，但也代表您必須進一步瞭解工作的平行處理方式。

建立及初始化運算程式

建立和初始化運算程式與使用其他 GLES 著色器時有許多共通點。

1. 建立程式及其相關聯的運算著色器。

2. 附加著色器來源、編譯著色器 (並檢查編譯結果)。

3. 附加著色器、連結程式並使用程式。

4. 製作、初始化及繫結任何制服。

開始運算作業

Compute 著色器會在一系列工作群組 (在著色器原始碼內定義) 中運作的抽象 1D、2D 或 3D 空間，代表著色器的最小叫用大小及幾何圖形。下列著色器適用於 2D 圖片，並在平面上定義工作群組：

private const val WORKGROUP_SIZE_X = 8
private const val WORKGROUP_SIZE_Y = 8
private const val ROTATION_MATRIX_SHADER =
    """#version 310 es
    layout (local_size_x = $WORKGROUP_SIZE_X, local_size_y = $WORKGROUP_SIZE_Y, local_size_z = 1) in;

工作群組可以共用由 GL_MAX_COMPUTE_SHARED_MEMORY_SIZE 定義的記憶體。此記憶體至少為 32 KB，且可使用 memoryBarrierShared() 提供一致的記憶體存取權。

定義工作群組大小

即使問題空間在 1 的工作群組大小上也能順利運作，但對平行處理運算著色器而言，設定適當的工作群組大小仍相當重要。舉例來說，如果大小太小，GPU 驅動程式可能無法平行處理運算作業。在理想情況下，這些大小應依據 GPU 調整，不過合理的預設值在目前裝置上的足夠效果 (例如著色器程式碼片段中 8x8 的工作群組大小)。

有 GL_MAX_COMPUTE_WORK_GROUP_COUNT，但可以相當大量；根據規格，在所有三個軸上，這個值至少須為 65535。

調度著色器

執行運算的最後一個步驟，就是使用其中一個分派函式 (例如 glDispatchCompute) 分派著色器。分派函式負責設定每個軸的工作群組數量：

GLES31.glDispatchCompute(
  roundUp(inputImage.width, WORKGROUP_SIZE_X),
  roundUp(inputImage.height, WORKGROUP_SIZE_Y),
  1 // Z workgroup size. 1 == only one z level, which indicates a 2D kernel
)

如要傳回此值，請先使用記憶體長條讓運算作業完成：

GLES31.glMemoryBarrier(GLES31.GL_SHADER_IMAGE_ACCESS_BARRIER_BIT)

如要將多個核心鏈結在一起 (例如使用 ScriptGroup 遷移程式碼)，請建立並分派多個程式，並同步處理這些程式對輸出內容的存取權與記憶體障礙。

範例應用程式示範了兩項運算工作：

• HUE 輪替：具有單一運算著色器的運算工作。如需程式碼範例，請參閱 GLSLImageProcessor::rotateHue。
• 模糊處理：較為複雜的運算工作，依序執行兩個運算著色器。如需程式碼範例，請參閱 GLSLImageProcessor::blur。

如要進一步瞭解記憶體障礙，請參閱「確保瀏覽權限」和「共用變數」。