Unity Compute Shader入门笔记

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

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

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
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

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

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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

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/

最后编辑于
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