UPL9-17-b——数据类型

Compute Shader 中的数据类型

Compute Shader 的数据类型和普通 HLSL（即 Unity Shader）非常接近，
但由于它不走渲染管线，它的重点在于 通用计算与内存访问，因此在类型体系上有一些专门针对 数据并行 和 存储 的扩展
主要分为：

  1. 标量类型
  2. 向量类型
  3. 矩阵类型
  4. 复合类型
  5. 纹理类型
  6. 常量缓冲区

注意：这里只强调常用的类型

标量类型

  • ​bool：布尔类型
  • ​uint：32位无符号整形
  • ​int：32位整形
  • ​float​：32位浮点数，符号：f
  • ​double：64位浮点数
  • ​half​：16位浮点数，符号：h

注意：虽然支持 half​，但是由于对齐问题和平台支持问题以及和 C# 数据交互问题（C# 没有 half 类型），不建议在 ComputeShader 中使用

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bool b;     // 1byte
int i;      // 4byte
uint ui;    // 4byte
float f;    // 4byte
double d;   // 8byte
half h;     // 2byte

向量类型

内置的向量类型是基于基础数据类型声明的
向量的最大维度不超过 4 维，数据类型可以是任意数值类型（也就是基础数据类型的数值类型）

基本构成：

  • ​数据类型2 = 数据类型2(n1,n2)
  • ​数据类型3 = 数据类型3(n1,n2,n3)
  • ​数据类型4 = 数据类型4(n1,n2,n3,n4)
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float2 f2; float3 f3; float4 f4;
int2 i2;   int3 i3;   int4 i4;
uint2 ui2; uint3 ui3; uint4 ui4;
bool2 b2;  bool3 b3;  bool4 b4;
// ...
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//二维向量
int2 i2 = int2(2, 3);
float2 f2 = float2(2.0f, 3.1f);
half2 h2 = half2(3.0h, 4.0h);
//三维向量（以float为例）
float3 f3 = float3(2, 3, 4);
//四维向量（以int为例）
int4 i4 = int4(1, 2, 3, 4);

矩阵类型

矩阵类型属于 CG 语言的内置数据类型

矩阵的最大行列不大于 4，不小于 1，数据类型可以是任意数值类型

基本构成：

  • ​数据类型'n'x'm' = {n1m1, n1m2, n1m3.....}
  • ​数据类型2x2
  • ​数据类型3x3
  • ​数据类型4x4
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float2x2
float3x3
float4x4
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//矩阵声明示例（以2x3，3x3为例）
int2x3 mInt2x3 =
{
    1, 2, 3,
    4, 5, 6
};

float3x3 mFloat3x3 =
{
    1.0, 2.0, 3.0,
    4.0, 5.0, 6.0,
    7.0, 8.0, 9.0
};

复合类型

结构体

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struct 结构体名
{
   各类型数据
}
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struct Test
{
    float3 position;
    float3 velocity;
    float lifetime;
};

缓冲区

  • 结构体数组

    • 只读结构体数组（只读）StructuredBuffer<T>

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      struct Test
      {
          float3 position;
          float3 velocity;
          float lifetime;
      };

      StructuredBuffer<Test> buffer;

    • 可读写结构体数组（读写）

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      struct Test
      {
          float3 position;
          float3 velocity;
          float lifetime;
      };

      RWStructuredBuffer<Test> buffer2;

  • 字节访问数组

    • 低级字节访问数组（只读）

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      ByteAddressBuffer buffer3;

    • 可读写字节访问数组（读写）

      1
      RWByteAddressBuffer buffer4;

  • 动态追加元素缓冲区（队列式）

    适合一开始不知道输出元素个数的场景，可以动态想其中添加内容，只能通过 Append() 添加

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    AppendStructuredBuffer<float> buffer5;

  • 动态消耗元素缓冲区（队列式）

    动态从中移除对象，只能通过 Consume() 移除

    1
    ConsumeStructuredBuffer<float> buffer6;

纹理类型

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Texture1D, Texture2D, Texture3D   // 只读普通采样纹理 
RWTexture2D, RWTexture3D          // 可读写纹理
TextureCube                       // 立方体贴图
Texture2DMS                       // 多重采样纹理，用于抗锯齿
RWTexture2DArray                  // 可读写的纹理数组

其中，纹理类型后面可以接 <T>​，代表该纹理中的像素有多少数据，它由图片的格式和作用决定
例如，对于一张 RGBA 通道格式的贴图，对应的纹理类型就是 RWTexture2D<float4>​，
对于一张法线图，只有 RGB 三个通道，对应的纹理类型就是 RWTexture2D<float3>​，
如果是一张高度图，只有一个通道数值，则对应的纹理类型就是 RWTexture2D<float>

常量缓冲区

用于将一组常量打包在一起传给 ComputeShader，按块上传数据更高效，驱动可以批量上传并放进高效缓存

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cbuffer 自定义常量区名（常用 Params）: register(b[寄存器索引])    // ": register(b[寄存器索引])" 部分可省略
{
    // 各类型数据
};

注意：
后面的寄存器索引相关 : register(b[寄存器索引])​ 可省略，省略后Unity会自动分配
如果要写，所以必须是 b0​ 到 b13，代表14个常量缓冲区
在编写 Compute Shader 时，应当尽量使用较少的 cbuffer，并注意每个平台的最大常量缓冲区数量

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cbuffer Params : register(b0)
{
    float deltaTime;
    float intensity;
    int count;
};