PC Profile工具-Nsight/GPA入门

我想去青青草原

最近在学习PC端Graphics Debugger工具，尝试了用Nsight和Intel GPA对端游进行截帧分析(仅供学习用!)，把自己学习到的内容整理如下，希望对刚开始使用这些工具分析的同学有帮助。
注：本文的示例应用都是本地连接(gpasample.exe)，成功尝试了hook Steam中的游戏(有的游戏对关键模块加壳就可能连不上或者无法分析..)
大致目录：Intel GPA截帧、Nsight截帧、DXBC的一些学习和参考
Intel GPA

官网链接：https://software.intel.com/en-us/gpa
官方介绍视频教程：https://www.youtube.com/watch?v=zLEUC3C9SKQ
概念：Erg---Anything contributing to the duration of the frame
GPA是一套工具，可以分析游戏的CPU/GPU性能，主要用于帮助开发者优化性能，不仅能针对Intel显卡也可以分析Nvidia等。因为主要查看绘制过程所以我主要使用了前两个工具，Monitor用于连接应用，Frame Analyzer用于查看捕获的Frame，包括绘制调用、Shader、资源文件等等。(视频里介绍说一般GPU limited使用Frame Analyzer分析，CPU limited使用Platform Analyzer分析)



GPA工具包



从官网下载最新版后启动Graphics Monitor(Steam里的游戏打码了)

Hook Steam里游戏主线程的方法：在下面的路径输入Steam的安装路径("C:/Program Files (x86)/Steam/Steam.exe"），在这里启动Steam然后从库中启动游戏（Monitor的设置里要开启Auto-detect launched applications），就可以自动Hook上。


下面的图示以本地应用gpasample为例，直接输入exe地址启动就好。
进入游戏后，可以直观看到帧率显示，DX版本及分辨率。





Ctrl+F1显示全部操作及UI



Ctrl+Shift+C捕获当前帧

然后打开Graphics Frame Analyzer，Open刚刚捕获的帧。


图里紫红色的区域就是当前Draw对应的像素。上方的数据直方图可以自行选择XY轴来看对应的指标、哪个DC耗时最长等，当前根据DC聚合排列，也可以根据RT、ShaderSet排列。



捕获的Shader

上图所示是Shader查看，以天空盒为例，这个sample实现比较简单，所以Shader语言很幸运的抓到了Hlsl，一般发行的游戏都是预编译的shader所以大概率抓到的是DXBC(shader汇编语言)，就只能自己大概感受一下了...(忘记在哪里看的了说runtime的shader才会抓到hlsl)。



抓到的贴图可以保存出去(贴图保存有png和jpg格式)，Geometry同理也可以保存但是没有uv信息(obj格式)。



画面右下角的这几个选项是用来对当前调用做一些基础的变换debug性能差异的，相当于旧版本GPA的Experiments功能。

PS : GPA从某个版本以后对界面做了改动，官网一个教程里的就是旧版界面(https://youtu.be/kQrO0rMqEWY)，在最左侧会显示所有RT信息，其它功能虽然UI位置不同但整体没有太大变化。



旧版本界面

Nvidia Nsight

Nsight我尝试了两种工具，一个是Nsight Graphics(官网下的最新版 2019.3.1)，一个是Nsight Visual Studio Edition 5.4(因为Graphics都只支持DX11,12等，而我想分析的游戏是DX9的..所以下了个旧版本的VS Edition)，这里我还有个疑惑就是这两者有什么区别...都是用于Graphics Debugger的w...
Nsight Graphics

官方文档：https://docs.nvidia.com/nsight-graphics/UserGuide/index.html
连接Steam的方法：成功安装后点击Quick Launch，如GPA Monitor一样输入应用目录，Automatically Connect选择为No，启动Steam后进入游戏，在Attach Tab可以看到游戏的PID，Attach。







点击Capture for Live Analysis进行截帧具体分析，这里更细节的可以看到Pipeline中的HullShader/Domain Shader/Geometry Shader等。

Nsight Visual Studio Edition

下载链接：https://developer.nvidia.com/gameworksdownload#?dn=nsight-visual-studio-edition-2019-2
安装步骤会自动检测电脑里的VS版本，安装好后启动VS会发现多了个菜单栏Nsight，需要配置一下：
https://docs.nvidia.com/gameworks/content/developertools/desktop/nsight/host_basics.htm



安装后VS菜单栏变化

连接Steam并分析的方法：Steam右键Launch with Nsight HUD 5.4，进入steam后从库里进入游戏即可成功连接。
以gpasample.exe为例介绍Nsight的使用：





Ctrl+Z显示全部窗口



空格截帧后跳出当前帧预览窗口

下方的Event序列类似渲染序列但Event≠DC，相当于Erg，可以拖动进度条非常直观的查看渲染调用过程，右侧的工具栏里可以点击save capture to disk，之后就可以用VS打开进行具体的查看与分析。



VS打开的工程目录（这里换了个exe截的帧）

本地调试运行后关闭，点击Nsight->Start Graphics Debugging可运行刚才截到的帧，Ctrl+Z后空格截取，VS界面显示Event序列及对应的渲染信息。





Disassembly可查看Shader代码，Samplers查看Texture信息（默认不显示alpha，可以双击后在Resouces界面开启Alpha通道显示），下面的Constants可根据slot对应shader汇编码猜测一些具体参数。

DXBC

因为unity写完shader后可以compile and show code，所以我尝试了一下发现这样其实可以看到自己编辑的shader的汇编码，有些游戏抓取的dxbc语言和unity的是对应的，包括constantBuffer等(猜测可能是unity开发)，所以可以用类似的方法人肉翻译一下shader的算法。
关于具体的dxbc函数分析可以参考以下几个文档：
https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/direct3dhlsl/dx9-graphics-reference-asm
https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/direct3dhlsl/dp3--sm4---asm-
参考

• 使用Intel GPA与分析3D程序和抓取模型 https://www.cnblogs.com/TracePlus/p/4233606.html
  
• Graphic Debugger工具大杂烩，你要的都在这https://zhuanlan.zhihu.com/p/70780719
  

PS：手游的Profile工具还没有尝试过，有时间会学习一下~

民富

补充新发现：GPA保存图片为bmp格式就可以存出alpha通道,Nsight只能导出rgb通道

遗憾的足迹

找不到之前版本的安装文件了。
2019读取截取帧的时候老Crash。新装的电脑都不能正常读取了 蛋疼

知情

对 旧版本的安装包是很难找...

小美靓靓的妈

补充
1.PIX，微软出的

2.VS 上的图形调试（适用于win10 20xx 版本前）

啊柴

有一张图片画的好

白素

为什么只有F11 没有 Capture for Live Analysis进行截帧具体分析

平安天下

为啥抓不了原神，是不是原神防了？

韩天宇

应该是的 其实大部分游戏都加壳了 不然等于裸奔...

未来行医男神

大佬，有方法破解吗，给个思路也行[大哭][大哭]