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1. D3D11 Compute Shader概述

Compute Shader 是一个通用计算 Stage。它利用了GPU的并行处理器，实现大量线程并发执行。它可以独立于渲染管线之外，计算完成的数据可以在CPU回读；也可以结合到渲染管线中，利用GPU Buffer与其他Stage进行通信。

HLSL中的Compute Shader的编写：其main(参数：线程id)函数，实际上是单个线程的执行代码；main函数的参数，是线程的id标识，即用来定位该线程，以便于在Buffer中定位数据。

D3D11中Compute Shader 的执行：->Dispatch(线程组数量)，即通知GPU执行多少线程组，并且执行完返回。

2. Unity和UE4 的Compute Shader 概述

(1) Unity

Unity 在编辑器中暴露了 *.shader(vertex shader、pixel shader)和*.compute(compute shader) ，可以直接在编辑器中创建并使用。其中Shader 在 Material被引用；而Compute Shader 独立使用。 Compute Shader 在Unity中2种类型的应用方式：

①　创建“*.compute”。编写hlsl代码。若需要与其他Shader通信，则编写C#代码实现通信，实际上就用公用Buffer。

②　隐含在VFX中被创建。Visual FX （Unity 的GPU 粒子的可视化编辑器），定义了一类新的资源*.vfx。这是一个gpu粒子资源。该资源可以包含若干个*.shader和若干个*.compute，并且这些隐含资源是unity根据编辑好的节点逻辑自动生成的。

(2) UE4

UE4在编辑器中没有暴露 Shader的概念，只有材质节点编辑器。Compute shader 与其他Stage的Shader一起被封装在了底层，各类Shader(VS、HS、DS、PS、GS、CS)用一个枚举来进行区别。而Compute Shader在UE4引擎代码中 主要被分成3类来使用

①　MaterialShader：需要从材质中获取信息的Compute Shader。目前UE4.19里只有一个这样的Compute Shader；其他MaterailShader都为VS、HS、DS、PS、GS

②　GlobalShader：全局的ComputeShader。这类ComputeShader有一百多个实例。(应用范围,摘录自UE使用到的一些文件名: ParticleBound、ParticleSort、GPUSkinCache、GPUSort、Morph、PostProcess、Shadow、DistanceFieldAO、DistanceFieldGI、DistanceFieldShadow等等)

③　NiagaraShader： Niagara是一个UE4自己的插件，一个粒子编辑器。与MaterialShader类似，它应该也是可以根据不同的粒子，生成不同的Shader。实际上它只有一个对应的shader文件，但是可以根据粒子编辑器的编辑，生成一个hlsl的函数，插入到这个shader文件已有的代码模板中，从而产生不同的compute shader。(在代码中有看到插入函数的代码拼接过程；产生不同的cs则暂为个人推测)

3. Compute Shader

(1) D3D11相关接口和相关Flag参数

(2) HLSL语法

① Buffer声明

Buffer类型：StructuredBuffer、RWStructuredBuffer、ByteAddressBuffer、RWByteAddressBuffer、AppendStructuredBuffer、ConsumeStructuredBuffer、IncrementCounter、DecrementCounter、TextureXD（应该还没列全）。其中“RW”前缀表示可读写

关键字groupshared：线程组内共享的buffer。

② 线程组内线程数量声明

[numthreads(x,,y,,z,)]

线程组的数量由D3D的接口Dispatch的参数来决定。

而一个线程组内线程的数量则在hlsl里确定，关键字为numthreads。组内线程数量 = x,*y,*z,

③ Main函数

为单个线程的执行代码

参数可以选取以下：

1) SV_GroupThreadID：(x,y,z)线程组内线程id

2) SV_GroupID：(x,y,z)线程组id

3) SV_DispatchThreadID：(x,y,z)在所有线程中的线程id

4) SV_GroupID：计算出来的线程组id(一个int)

4. Unity 的 Compute Shader

(1) Unity Compute Shader 文件内容

Unity关键字：Kernel（对应一个compute shader main 函数）

文件后缀：*.compute

语法：hlsl

(2) Unity C#ScriptingAPI 内Compute Shader相关

① 类ComputeShader

② 类ComputeBuffer

5. UE4 的Compute Shader

Compute Shader 被封装到了UE4的RHI（Render Hardware Interface）的各模块中；它的使用主要被封装在了UE4的Renderer模块中。

(1) RHI（Render Hardware Interface）

外部使用图形硬件的接口

① IRHIComputeContext：包含compute shader 执行时用到的接口

② IRHICommandContext：继承IRHIComputeContext。具体化为D3D11的话，包含了D3D11DeviceContext的内容

③ FDynamicRHI:具体化为D3D11的话，包含了D3D11Device的内容。可用于创建Buffer，创建Shader等等

(2) D3D11RHI

① FD3D11DynamicRHI。实现了接口IRHICommandContext和接口FDynamicRHI。

② FD3D11StateCacheBase

这是对D3D11中StateCache的封装。State包含了 VS、HS、DS、GS、PS、CS.

在渲染时，可以同时设置VS、HS、DS、GS、PS. 在使用CS时，可单独设置CS。

(3) Renderer模块中

① FShader

② FShaderReouseces：包含了Shader在RHI的指针

③ FMaterialShader：需要获取材质信息的Shader

④ FNiagaraShader：Niagara中使用的Shader；Niagara是一个粒子插件。

⑤ FGlobalShader：全局Shader

⑥ FMaterial：只能包含FMaterialShader。