升级版GPUInstancing

最新推荐文章于 2024-09-09 22:51:24 发布

原创

最新推荐文章于 2024-09-09 22:51:24 发布 · 1.3k 阅读

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本文探讨了使用Graphics.DrawMeshInstancedIndirect解决DrawMeshInstancing的痛点，包括超过1023个实例时的drawcall问题和CPU-GPU数据频繁传递的效率问题。通过在shader中利用StructuredBuffer直接获取GPU内存中的实例信息，实现了CPU只需在初始化时传一次数据，后续由GPU托管和更新。文章还介绍了如何在CPU端设置ComputeBuffer，以及如何使用ComputeShader更新物体坐标，实现GPU驱动的动态实例化渲染。

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1. 痛点

昨天在CS的博客笔记里我琢磨了下DrawMeshInstancing，有提到他一次draw最多支持1023个，在多就要加drawcall，此外如果是动态数据还要每帧向GPU索要数据并在CPU端更新网格坐标，因此有如下两个痛点：

多于1023个坐标就要切分数组，加drawcall，1023*1024个物体就是1024个drawcall
GPU和CPU数据每帧传递浪费时间

下面就有一个新的方法来解决以上痛点，u1s1，百度出来的资料真的是不行，还是要科学冲浪。
api：Graphics.DrawMeshInstancedIndirect
他的原理是将物体的坐标等信息逐mesh的打包成数组传给GPU显存，依据instanceID为数组下标，在shader中直接获取某个mesh的信息（浅见）。
也就是在shader中加一个StructuredBuffer<>并以instanceID为下标来区分不同的mesh draw，属于是CS和shader的缝合怪。
这一下就解放双手了

Shader "Custom/UnlitInstanceIndirectShader"
{
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass
        {
            CGPROGRAM

            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #pragma multi_compile_instancing nolightmap nodirlightmap nodynlightmap novertexlight
            
            #include "UnityCG.cginc"

            struct MeshProperties 
            {
                float4x4 mat; // world matrix
                float4 color;
            };
            StructuredBuffer<MeshProperties> _Properties;

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
            };

            struct v2f
            {
                float4 vertex : SV_POSITION;   
                float4 color : COLOR;
            };

            v2f vert(appdata v, uint instanceID : SV_InstanceID)
            {
                v2f o;
                o.vertex = mul(_Properties[instanceID].mat, v.vertex);
                o.vertex = mul(UNITY_MATRIX_VP, o.vertex);
                o.color = _Properties[instanceID].color;
                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f o) : SV_Target
            {
                return o.color;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

这样，CPU只需要在初始化的时候给GPU传一次数据，然后把全部的工作交给GPU就可以了，由GPU托管数据，由CS来更新数据，由shader渲染数据，完美。

2. 如何使用

CS，shader和C#都要安排，尝试写一个能用一个坐标推开一百万个物体的demo
shader上面已经贴了，下面写C#

2.1 CPU端

Graphics.DrawMeshInstancedIndirect	参数描述
mesh	要绘制的mesh
submeshIndex	mesh的子集
material	使用的材质
bounds	包围盒，如果这个包围盒超出视锥，unity会自动取消这次drawcall（不是剔除画出来的某单独的东西），这一堆渲染物体内部的剔除还是要自己做
bufferWithArgs	一个包含5个参数的ComputeBuffer，里面存着一些八股参数
argsOffset	后面都暂时用不着
properties	这个没用了，因为最多就存1023个数据
castShadows
receiveShadows
layer
camera
lightProbeUsage

这个bufferWithArgs一开始我没搞懂是干啥的，后来发现没啥用，跟着官方demo抄就行，参数个个顾名思义，好像没什么修改意义。

public class TestComputeShader : MonoBehaviour
{
   
   
    const int Range = 1024;
    const int Population = Range * Range;

    public Mesh mesh;  // 手拖unity内置mesh
    public Material mat;  // 手拖

    private ComputeBuffer meshPropertiesBuffer;
    private ComputeBuffer argsBuffer;

    public Transform pusher