初识ComputeShader

     同其他shader一样，ComputeShader也是一段直接运行在GPU上的代码，只是它不在传统的渲染管线当中。它支持海量数据的传输和计算。下面通过具体的例子来见识一下ComputerShader的魅力所在。

     我们通过ComputeShader+VFShader+C#来实现粒子效果，并且实时控制这些粒子的颜色和位置。在Computeshader中我们定义粒子对象的结构体，包含位置和颜色，定义一个粒子对象的缓冲用来传输所有的粒子对象，核心代码段中实现单个粒子对象的位置和颜色的设置(随时间变化)。

#pragma kernel ParticleFunction

float time;

struct ParticleData {
	float3 pos;
	float4 color;
};

RWStructuredBuffer outputBuffer;

[numthreads(10, 10, 10)]
void ParticleFunction(uint3 id : SV_DispatchThreadID)
{
    //根据线程的索引计算buffer的索引
	int index = id.x + (id.y * 10 *10 ) + (id.z * 10 * 10* 10 * 10);//x*x，x*y*x*y
	//操作buffer中单个对象，设置点的位置和颜色，并且返回新的buffer;
	ParticleData ThisParticle = outputBuffer[index];
	ThisParticle.pos = float3(sin(index+time),cos(index+time),index*0.1f);
	ThisParticle.color=float4(abs(sin(time)),0,0,1);
	outputBuffer[index] = ThisParticle;
}

       c#代码中需要定义一个与Computeshader中一致的结构体ParticleData，在FillBuffers中填充Buffer的ParticleData对象，可以给pos和color一个初始值，也可以不给。然后将Buffer传入到Computeshader中，再将从Computeshader中返回的Buffer传入到VFshader中作为带颜色信息的顶点，让VFshader脱离模型数据和材质，通过Graphics渲染.在SetData()中实时传入时间值，让点的位置和颜色变化起来。值得一提的是：如果我们在c#脚本中利用for循环实时更改pos和color，如图，把这段代码放到update中，当count较大时效率会很低。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public struct ParticleData
{
    public Vector3 pos;
    public Color color;
}
public class ComputeExample : MonoBehaviour
{
    public ComputeShader compute;
    public Material graphics;
    public int count = 50000000;
    ComputeBuffer Buffer;
    ParticleData[] Data;
    int Stride;
    int KernelIndex;
    void Start()
    {
        InitialiseBuffers();
        FillBuffers();
    }
    void OnDestroy()
    {
        Buffer.Release();
        Buffer.Dispose();
    }
    void InitialiseBuffers()
    {
        int vector3Stride = sizeof(float) * 3;
        int colorStride = sizeof(int) * 4;
        Stride = vector3Stride + colorStride;
        Buffer = new ComputeBuffer(count, Stride);
        KernelIndex = compute.FindKernel("ParticleFunction");
    }

    void FillBuffers()
    {
        Data = new ParticleData[count];
        for (int i = 0; i < Data.Length; i++)
        {
            Data[i] = new ParticleData();
        }
        Buffer.SetData(Data);
        compute.SetBuffer(KernelIndex, "outputBuffer", Buffer);
        graphics.SetBuffer("inputBuffer", Buffer);
    }
    void OnRenderObject()
    {
        SetData();
        compute.Dispatch(KernelIndex, 10, 10, 100);
        graphics.SetPass(0);
        Graphics.DrawProcedural(MeshTopology.Points, Buffer.count);
    }

    void SetData()
    {
        if (Input.GetMouseButton(0))
        {
            compute.SetFloat("time", Time.time);
        }
    }
}

VFshdader部分就比较简单了，uint id : SV_VertexID 此处我们传自己定义的顶点和颜色，就是把Buffer的ParticleData的pos和color填充过来。用shader画线什么的也可以这么干，给点就行。VFshader会通过v2f输出结构体的SV_POSITION和COLOR语义自动对上传入的值。

Shader "bufferShader" 
 {	
 	Properties {
 		_Color ("Color", Color) = (1, 1, 1, 1)
 	}	
	SubShader 
	{
		LOD 200		
		Pass 
		{
			Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
			CGPROGRAM			
			#include "UnityCG.cginc" 
			#pragma vertex   myVertexShader
			#pragma fragment myFragmentShader
			struct data {
				float3 pos;
				float4 color;
			};
			float4 _Color;
			StructuredBuffer inputBuffer;
			
			struct v2f {
				float4 pos : SV_POSITION;
				float4 col : COLOR0;
			};
			v2f myVertexShader(uint id : SV_VertexID)
			{
				v2f o;
				o.col = inputBuffer[id].color;
				o.pos = UnityObjectToClipPos(float4(inputBuffer[id].pos, 1.0));
  
				return o;
			}
			float4 myFragmentShader(v2f IN) : COLOR
			{
				return IN.col * _Color;
			} 
			ENDCG
		}
	} 
 }

接下来看看五千万个点的效果，按下鼠标，点位置和颜色随时间变化。前后帧率无明显变化。

当然，Computeshader能干的事情远不止这些，比如体渲染中处理海量的体数据，总之Computeshader说：数据不够大别烦我。