如何优化对 imageLoad 调用很重的计算着色器？

如何解决如何优化对 imageLoad 调用很重的计算着色器？

在我的程序中，我有计算着色器，它们对 3D 纹理进行大量 imageLoad 调用，它们都以 imageStore 结尾，然后输出纹理。

以下是计算 3D 场梯度的示例：

#version 430 core

layout(local_size_x=4,local_size_y=4,local_size_z=4) in;

layout(rgba16_snorm)
uniform image3D img_in;

layout(rgba16_snorm) 
uniform image3D img_out;

void main()
{
    ivec3 coord = ivec3(gl_GlobalInvocationID);

    float left =    imageLoad(img_in,coord + ivec3(-1,0)).x;
    float right =   imageLoad(img_in,coord + ivec3( 1,0)).x;
    float top =     imageLoad(img_in,coord + ivec3( 0,1,0)).x;
    float bottom =  imageLoad(img_in,-1,0)).x;
    float front =   imageLoad(img_in,-1)).x;
    float back =    imageLoad(img_in,1)).x;
    
    vec3 gradient = vec3(right-left,top-bottom,back-front) / 2;

    imageStore(img_out,coord,vec4(gradient,0));
}

使用 128x128x128 纹理，此着色器的执行时间为 0.9 毫秒（工作组大小：32x32x32）。我有一个着色器来计算散度，它花费的时间大致相同。有什么办法可以加快速度吗？

编辑：使用共享数组更新着色器代码

#version 430 core

layout(local_size_x=4,local_size_z=4) in;

layout(rgba16_snorm)
uniform image3D img_in;

layout(rgba16_snorm) 
uniform image3D img_out;

uniform float gs;

shared vec4 cache[4][4][4];

void retire_phase()
{
    memoryBarrierShared();
    barrier();
}

ivec3 clamp_coord(ivec3 coord)
{
    return clamp(coord,ivec3(0,0),imageSize(img_in));
}

void main()
{
    ivec3 coord = ivec3(gl_GlobalInvocationID);
    vec4 tx = imageLoad(img_in,clamp_coord(coord));

    ivec3 cc = ivec3(mod(coord,ivec3(gl_WorkGroupSize)));
    cache[cc.x][cc.y][cc.z] = tx;

    retire_phase();

    ivec3 size = ivec3(gl_WorkGroupSize);
    
    float left,right,top,bottom,front,back;

    if (coord.x > 0)  { left = cache[cc.x-1][cc.y][cc.z].x; }
    else { left = imageLoad(img_in,0)).x; }

    if (coord.x < (size.x - 1)){ right = cache[cc.x+1][cc.y][cc.z].x; }
    else { right =   imageLoad(img_in,0)).x; }
    
    if (coord.y > 0) { bottom = cache[cc.x][cc.y-1][cc.z].x; }
    else { bottom =  imageLoad(img_in,0)).x; }

    if (coord.y < (size.y - 1)) { top = cache[cc.x][cc.y+1][cc.z].x; }
    else { top = imageLoad(img_in,0)).x; }

    if (coord.z > 0) { front = cache[cc.x][cc.y][cc.z-1].x; }
    else { front =   imageLoad(img_in,-1)).x; }

    if (coord.z < (size.z - 1)) { back = cache[cc.x][cc.y][cc.z+1].x; }
    else { back = imageLoad(img_in,1)).x; }

    vec3 gradient = vec3(right-left,back-front) / (2 * gs);

    imageStore(img_out,0));
}