Unity Compute Shader入门笔记

RecursiveFrog · 发表于 2022-3-2 15:19

教程：https://www.youtube.com/watch?v=BrZ4pWwkpto
官方手册：https://docs.unity3d.com/Manual/class-ComputeShader.html
简单理解

compute shader(cs)使用HLSL语言，将一些原本由cpu执行的计算过程分摊到gpu单元高效完成。用于生成噪声等程序化的东西。
compute buffer：是CPU与GPU之间传输数据的通道
官方提示：用好cs需要对GPU架构的深入理解等
基础使用

新建一个cs：
#pragma kernel CSMain //指定要编译的函数为kernel 可以指定多个RWTexture2D<float4> Result; //可读写的2D纹理作为输出[numthreads(8,8,1)] //？指定GPU用于此计算的线程（暂不理解，沿用此默认设置）void CSMain(uint3 id : SV_DispatchThreadID){ Result[id.xy] = float4(id.x & id.y, (id.x & 15)/15.0, (id.y & 15)/15.0, 0.0);}
由于cs不像普通shader一样与材质或mesh关联（从而自动被执行），我们需要在代码中显示调用该cs。

Snipaste_2022-03-01_16-04-08.png

运行后该RT被生成，Ctrl+单击看到纹理预览。

image.png

将代码挂到相机上，并将这段代码移到OnRenderImage函数中，使得该RT被显示出来。

private void OnRenderImage(RenderTexture source, RenderTexture destination) { if (renderTexture == null) { renderTexture = new RenderTexture(256, 256, 24); renderTexture.enableRandomWrite = true; renderTexture.Create(); } computeShader.SetTexture(0, "Result", renderTexture); computeShader.Dispatch(0, renderTexture.width / 8, renderTexture.height / 8, 1); Graphics.Blit(renderTexture, destination); }}
在cs中增加表示分辨率的变量，传入分辨率参数，使输出颜色与归一化坐标相关。

image.png

加速案例

使用compute buffer
为若干个Mesh指定随机颜色，重复次数越高生成的越慢

image.png

原来的c#代码：
using System.Collections;using System.Collections.Generic;using UnityEngine;using UnityEngine.UI;public class RandomColor : MonoBehaviour{ public int repetitions = 1; public int childrenCount = 10; public GameObject sample; private float time; public Text timeLabel; private List<GameObject> objects; // Start is called before the first frame update void Start() { objects = new List<GameObject>(); for(int i = 0; i < childrenCount; i++) { for (int j = 0; j < childrenCount; j++) { GameObject go = Instantiate(sample,transform); objects.Add(go); go.transform.position = new Vector3(-childrenCount/2 + i , -childrenCount/2 + j, go.transform.position.z); } } } public void OnRandomize() { time = Time.realtimeSinceStartup; for (int i = 0; i <repetitions; i++) { for (int c = 0; c <objects.Count; c++) { GameObject obj = objects[c]; obj.GetComponent<MeshRenderer>().material.SetColor("_Color", Random.ColorHSV()); } } time = Time.realtimeSinceStartup - time; timeLabel.text = "Process Time = "+ time.ToString(); }}

image.png

重复次数提高后有明显延迟（用Time.realtimeSinceStartup获得帧内延迟，Time.time为当前帧开始时的时间）

修改为使用cs来完成计算任务：

image.png

将cs代码改为生成随机颜色：

image.png

效果get：

image.png

第二次及其以后运行都变快了？

image.png

快到离谱：

image.png

原来CPU版的速度：

image.png

用来生成3D噪声也会非常不错
后续：可以用GPU加速实现unity中的路径追踪
http://three-eyed-games.com/2018/05/03/gpu-ray-tracing-in-unity-part-1/

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