学习笔记：ComputerShader

本文主要记录自己学习的简单总结:主要是绘制数字表面。

作者把这篇归类为Unity基础，看来我连Unity基础都不会！！！

效果图：作者代码不是彩色，我没有把ShaderGraph图里Z值设置0，所以是彩色的

下面代码作者已修改！！！：如果三个轴向非统一缩放可以不改

中文学习链接
原文链接
链接中的这一节主要在上一节的基础上，利用ComputerShader把绘制Mesh的任务放到GPU上。
ComputerShader和传统说的VS和FS不一样，ComputerShader具有通用性，把在CPU端的耗时任务放到GPU处理。

源代码：

using UnityEngine;public class GPUGraph : MonoBehaviour
{const int maxResolution = 1000;static readonly intpositionsId = Shader.PropertyToID("_Positions"),resolutionId = Shader.PropertyToID("_Resolution"),scaleId = Shader.PropertyToID("_Scale"),stepId = Shader.PropertyToID("_Step"),timeId = Shader.PropertyToID("_Time"),transitionProgressId = Shader.PropertyToID("_TransitionProgress");[SerializeField]ComputeShader computeShader = default;[SerializeField]Material material = default;[SerializeField]Mesh mesh = default;[SerializeField, Range(1, maxResolution)]int resolution = 10;[SerializeField]FunctionLibrary.FunctionName function = default;public enum TransitionMode { Cycle, Random }[SerializeField]TransitionMode transitionMode = TransitionMode.Cycle;[SerializeField, Min(0f)]float functionDuration = 1f, transitionDuration = 1f;float duration;bool transitioning;FunctionLibrary.FunctionName transitionFunction;ComputeBuffer positionsBuffer;void OnEnable(){positionsBuffer = new ComputeBuffer(maxResolution * maxResolution, 3 * 4);}void OnDisable(){positionsBuffer.Release();positionsBuffer = null;}void Update(){duration += Time.deltaTime;if (transitioning){if (duration >= transitionDuration){duration -= transitionDuration;transitioning = false;}}else if (duration >= functionDuration){duration -= functionDuration;transitioning = true;transitionFunction = function;PickNextFunction();}UpdateFunctionOnGPU();}void PickNextFunction(){function = transitionMode == TransitionMode.Cycle ?FunctionLibrary.GetNextFunctionName(function) :FunctionLibrary.GetRandomFunctionNameOtherThan(function);}void UpdateFunctionOnGPU(){//ComputerShader：把需要的数据传进去float step = 2f / resolution;computeShader.SetInt(resolutionId, resolution);computeShader.SetFloat(stepId, step);computeShader.SetFloat(timeId, Time.time);if (transitioning){computeShader.SetFloat(transitionProgressId,Mathf.SmoothStep(0f, 1f, duration / transitionDuration));}//获取核心索引var kernelIndex = (int)function +(int)(transitioning ? transitionFunction : function) * FunctionLibrary.FunctionCount;computeShader.SetBuffer(kernelIndex, positionsId, positionsBuffer);int groups = Mathf.CeilToInt(resolution / 8f);//执行：获取位置computeShader.Dispatch(kernelIndex, groups, groups, 1);//把Shader需要的数据传进去material.SetBuffer(positionsId, positionsBuffer);material.SetVector(scaleId, new Vector4(step, 1f / step));//开始画var bounds = new Bounds(Vector3.zero, Vector3.one * (2f + 2f / resolution));Graphics.DrawMeshInstancedProcedural(mesh, 0, material, bounds, resolution * resolution);}
}

FunctionLibrary.computer：同一行代码后面加注释会报错：\\，需要在新的一行添加。
这里就是原来在C#端写的一些动画函数，这里核心排列使用规律的，方便在C#端计算索引。

#pragma kernel WaveKernel
#pragma kernel WaveToMultiWaveKernel
#pragma kernel WaveToRippleKernel
#pragma kernel WaveToSphereKernel
#pragma kernel WaveToTorusKernel#pragma kernel MultiWaveToWaveKernel
#pragma kernel MultiWaveKernel
#pragma kernel MultiWaveToRippleKernel
#pragma kernel MultiWaveToSphereKernel
#pragma kernel MultiWaveToTorusKernel#pragma kernel RippleToWaveKernel
#pragma kernel RippleToMultiWaveKernel
#pragma kernel RippleKernel
#pragma kernel RippleToSphereKernel
#pragma kernel RippleToTorusKernel#pragma kernel SphereToWaveKernel
#pragma kernel SphereToMultiWaveKernel
#pragma kernel SphereToRippleKernel
#pragma kernel SphereKernel
#pragma kernel SphereToTorusKernel#pragma kernel TorusToWaveKernel
#pragma kernel TorusToMultiWaveKernel
#pragma kernel TorusToRippleKernel
#pragma kernel TorusToSphereKernel
#pragma kernel TorusKernelRWStructuredBuffer<float3> _Positions;uint _Resolution;float _Step, _Time, _TransitionProgress;float2 GetUV(uint3 id) {return (id.xy + 0.5) * _Step - 1.0;
}void SetPosition(uint3 id, float3 position) {if (id.x < _Resolution && id.y < _Resolution) {_Positions[id.x + id.y * _Resolution] = position;}
}#define PI 3.14159265358979323846float3 Wave(float u, float v, float t) {float3 p;p.x = u;p.y = sin(PI * (u + v + t));p.z = v;return p;
}float3 MultiWave(float u, float v, float t) {float3 p;p.x = u;p.y = sin(PI * (u + 0.5 * t));p.y += 0.5 * sin(2.0 * PI * (v + t));p.y += sin(PI * (u + v + 0.25 * t));p.y *= 1.0 / 2.5;p.z = v;return p;
}float3 Ripple(float u, float v, float t) {float d = sqrt(u * u + v * v);float3 p;p.x = u;p.y = sin(PI * (4.0 * d - t));p.y /= 1.0 + 10.0 * d;p.z = v;return p;
}float3 Sphere(float u, float v, float t) {float r = 0.9 + 0.1 * sin(PI * (12.0 * u + 8.0 * v + t));float s = r * cos(0.5 * PI * v);float3 p;p.x = s * sin(PI * u);p.y = r * sin(0.5 * PI * v);p.z = s * cos(PI * u);return p;
}float3 Torus(float u, float v, float t) {float r1 = 0.7 + 0.1 * sin(PI * (8.0 * u + 0.5 * t));float r2 = 0.15 + 0.05 * sin(PI * (16.0 * u + 8.0 * v + 3.0 * t));float s = r2 * cos(PI * v) + r1;float3 p;p.x = s * sin(PI * u);p.y = r2 * sin(PI * v);p.z = s * cos(PI * u);return p;
}#define KERNEL_FUNCTION(function) \[numthreads(8, 8, 1)] \void function##Kernel (uint3 id: SV_DispatchThreadID) { \float2 uv = GetUV(id); \SetPosition(id, function(uv.x, uv.y, _Time)); \}#define KERNEL_MOPH_FUNCTION(functionA, functionB) \[numthreads(8, 8, 1)] \void functionA##To##functionB##Kernel (uint3 id: SV_DispatchThreadID) { \float2 uv = GetUV(id); \float3 position = lerp( \functionA(uv.x, uv.y, _Time), functionB(uv.x, uv.y, _Time), \_TransitionProgress \); \SetPosition(id, position); \}KERNEL_FUNCTION(Wave)
KERNEL_FUNCTION(MultiWave)
KERNEL_FUNCTION(Ripple)
KERNEL_FUNCTION(Sphere)
KERNEL_FUNCTION(Torus)KERNEL_MOPH_FUNCTION(Wave, MultiWave);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(Wave, Ripple);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(Wave, Sphere);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(Wave, Torus);KERNEL_MOPH_FUNCTION(MultiWave, Wave);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(MultiWave, Ripple);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(MultiWave, Sphere);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(MultiWave, Torus);KERNEL_MOPH_FUNCTION(Ripple, Wave);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(Ripple, MultiWave);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(Ripple, Sphere);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(Ripple, Torus);KERNEL_MOPH_FUNCTION(Sphere, Wave);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(Sphere, MultiWave);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(Sphere, Ripple);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(Sphere, Torus);KERNEL_MOPH_FUNCTION(Torus, Wave);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(Torus, MultiWave);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(Torus, Ripple);
KERNEL_MOPH_FUNCTION(Torus, Sphere);

Point GPU.hlsl：这里是把C#端传进来的数据设置好转换矩阵
会把这段代码插入到ShaderGraph里面用

#if defined(UNITY_PROCEDURAL_INSTANCING_ENABLED)
StructuredBuffer<float3> _Positions;
#endiffloat2 _Scale;void ConfigureProcedural() {#if defined(UNITY_PROCEDURAL_INSTANCING_ENABLED)float3 position = _Positions[unity_InstanceID];unity_ObjectToWorld = 0.0;unity_ObjectToWorld._m03_m13_m23_m33 = float4(position, 1.0);unity_ObjectToWorld._m00_m11_m22 = _Scale.x;//逆矩阵：法线要用unity_WorldToObject = 0.0;unity_WorldToObject._m03_m13_m23_m33 = float4(-position, 1.0);unity_WorldToObject._m00_m11_m22 = _Scale.y;
#endif
}//对输入未做修改，直接输出
void ShaderGraphFunction_float(float3 In, out float3 Out) {Out = In;
}//函数重载
void ShaderGraphFunction_half(half3 In, out half3 Out) {Out = In;
}

ShaderGraph图：

作者这里设置的是0

添加CustomFunction节点，设置右边的类型和源文件：就是上面的Point GPU.hlsl

下面这张图：再添加一个CustomFunction节点，编译指令#pragma…这些必须直接写入源文件，不能用上面的方式，从文件读取，所以节点右边的类型设置为string，Body里直接添加如下：

这段主要是添加两个编译指令，对输入未做修改直接输出

//实例化时配置选项：procedural：设置自己的程序片段，会在VS,FS开始时调用
#pragma instancing_options procedural:ConfigureProcedural
//禁用编辑器异步编译着色器：采用同步方式
#pragma editor_sync_compilationOut = In;

CustomFunction用法：查看ShaderGraph文档：链接

总结：
1.C#端设置ComputerShader需要的数据。
2.ComputerShader计算好保存在CommandBuffer里。
3.把CommandBuffer的数据设置到要用的Shader里。
4.最后开始画。

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