Learn ComputeShader 01 First Computer Shader

使用Unity版本：2019.4.12f1

整体流程：

1添加一个quad object并添加一个无光照材质

2.相机投影模式设置为正交

3.调整quad使其完全显示在相机内

4.创建脚本并且使用计算着色器覆盖quad的纹理

5.创建一个compute shader

前三步完成以后结果应该是这样的：

创建脚本并且使用计算着色器覆盖quad的纹理

创建脚本并且命名为AssignTexture

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class AssignTexture : MonoBehaviour
{
    public ComputeShader shader;
    public int texResolution = 256;

    Renderer rend;
    RenderTexture outputTexture;
    int kernoHandle;
    


    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        outputTexture = new RenderTexture(texResolution, texResolution, 0);//创建一个颜色纹理，第三个参数0表示不需要深度信息
        outputTexture.enableRandomWrite = true;//允许compute shader 去修改纹理
        outputTexture.Create();

        rend = GetComponent<Renderer>();//确保渲染器组件已经启用
        rend.enabled = true;

    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        
    }
}

这里说下Render.Create()函数，引用下unity官方文档的解释。

也就是说创建实例的时候并不会创建纹理，只有在active状态的时候或者调用create函数的时候才会创建纹理（active状态比如纹理设置为相机的目标纹理或者被设置为渲染目标）

接下来把脚本附加给quad，然后创建一个compute shader附加到脚本上。

一个compute shader包含一个或者多个kernel。每个Kernel都可以通过mono behaviour 脚本调用，通过使用computeshader的dispatch方法。

一个默认的compute shader包含了以下内容：

// Each #kernel tells which function to compile; you can have many kernels
#pragma kernel CSMain

// Create a RenderTexture with enableRandomWrite flag and set it
// with cs.SetTexture
RWTexture2D<float4> Result;

[numthreads(8,8,1)]
void CSMain (uint3 id : SV_DispatchThreadID)
{
    // TODO: insert actual code here!

    Result[id.xy] = float4(id.x & id.y, (id.x & 15)/15.0, (id.y & 15)/15.0, 0.0);
}

每个kernel都需要一个pragma声明，然后是要调用的函数的名称。

接下来是声明一个纹理变量，这个纹理允许读和写每一个像素值

接下来这句话

[numthreads(8,8,1)]

说明了一个线程组（Thread Group）中可以被执行的线程（Thread）总数量。一共是8*8*1=64个线程

线程组ID是（0，0，0）对应的id.xy应该是下面这样的，这个时候id.x和y指向纹理的左下角,多线程在左下角处理一个8*8的像素

当线程组ID是（1，0，0）时

当线程组ID是（0，1，0）的时候

前面已经说过，每个线程组会有64个线程分别处理64（8*8）个像素，如果我们要绘制一个256*256分辨率的纹理，就分别需要（256/8，256/8）个线程组

这里就要说下ComputeShader.Dispatch这个函数了，也就是帮我们分配并且启动线程组的函数。

引用下unity官方文档的解释：

另外这三个参数必须都不为0计算着色器才会正常工作，也就是说z至少为1才可以。

比如说x，y，z分别是（4，2，3），那么每个线程组都会被调用，一共调用4*2*3=24次

如果x，y，z分别是（4，2，1），那么每个线程组都会被调用，一共调用4*2*1=8次

如果在某个维度上指定线程组数量为0，就意味着在该维度上没有线程组进行计算，这将导致计算着色器无法执行任何计算任务。因此，至少需要一个线程组来确保计算着色器能够执行并发计算任务。

那么接下来完善我们的c#脚本：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class AssignTexture : MonoBehaviour
{
    public ComputeShader shader;
    public int texResolution = 256;

    Renderer rend;
    RenderTexture outputTexture;
    int kernoHandle;
    


    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        outputTexture = new RenderTexture(texResolution, texResolution, 0);//创建一个颜色纹理，第三个参数0表示不需要深度信息
        outputTexture.enableRandomWrite = true;//允许compute shader 去修改纹理
        outputTexture.Create();

        rend = GetComponent<Renderer>();//确保渲染器组件已经启用
        rend.enabled = true;

        InitShader();

    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.U))
        {
            DispatchShader(texResolution / 8, texResolution / 8);
        }
    }

    private void InitShader()
    {
        kernoHandle = shader.FindKernel("CSMain");
        shader.SetTexture(kernoHandle, "Result", outputTexture);
        rend.material.SetTexture("_MainTex", outputTexture);

        DispatchShader(texResolution / 16, texResolution / 16);

    }

    private void DispatchShader(int x,int y)
    {
        shader.Dispatch(kernoHandle, x, y, 1);

    }
}

默认使用一半的线程组绘制的结果：

确实x和y方向都只绘制了一半的像素