Делаю игру на Unity3d. Эпизод 8: Compute shaders
Здравствуйте, дорогие Пикабушники и Пикабушницы!
Сегодня поговорим о вычислительных шейдерах.
Вычислительные шейдеры (Compute Shaders) — это специальные программы, которые исполняются на графическом процессоре (GPU) и предназначены для выполнения произвольных вычислений, не связанных напрямую с отрисовкой кадров. В отличие от традиционных шейдеров (вершинных, фрагментных, геометрических), вычислительные шейдеры запускаются отдельно от графического конвейера (pipeline) и обеспечивают выполнение мощных параллельных вычислений.
Основное преимущество вычислительных шейдеров связано с тем, что GPU обладает огромным количеством вычислительных ядер, способных выполнять параллельные задачи намного быстрее, чем CPU.
Для чего нужны вычислительные шейдеры?
Они применяются в различных задачах, где требуется высокая производительность и возможность распараллеливания. Рассмотрим основные сферы применения:
1. Компьютерная графика:
Генерация текстур: Например, процедурное создание текстур (в реальном времени).
Симуляция частиц и физические эффекты: Просчёт поведения частиц, разрушений, тканевой физики и других эффектов.
Обработка освещения: Такие техники, как глобальное освещение или расчёт шейдинга, могут выполняться с использованием вычислительных шейдеров.
Обработка данных для рендеринга:
Сортировка объектов.
Быстрые фильтрации (например, Gaussian Blur, эффекты пост-обработки).
2. Физические симуляции:
GPU способен рассчитывать реалистичное поведение объектов:
Симуляция жидкостей (например, с помощью решателей уравнений Навье-Стокса).
Сжатия объектов (метод конечных элементов).
Расчёт мягких тел (soft body physics).
3. Машинное обучение и нейросети:
Вычислительные шейдеры могут обрабатывать данные для обучения нейронных сетей и выполнения ускоренных операций (например, свёртки в CNN).
4. Обработка больших массивов данных:
Выполнение сортировки данных (например, алгоритм Radix Sort).
Построение физико-математических симуляций — от сложных систем частиц до устойчивой к деформациям геометрии.
Обработка 2D/3D массивов: Волновые симуляции, обработка многомерных точек данных.
5. Симуляция природных явлений:
Вода, дым, снег — GPU выполняет симуляцию частиц для достижения реалистичного эффекта.
Облачные эффекты (например, расчет шейдерного шума для облаков).
6. Процедурная генерация:
Используются для генерации 3D-объектов, ландшафтов, текстур и анимаций. Например:
Gelände (ландшафт).
Бесшовные шумовые текстуры (Perlin Noise, Simplex Noise).
Ну а я покажу, как вычислительные шейдеры можно использовать в игре
А потом приглашаю в комментарии - задавайте вопросы по видео и просто по юнити!
Приятного просмотра!
Высокораспараллеливаемых вычислений, CU на GPU не такой уж и мощный, просто их много. Толку от них не будет, если задача параллелится только на 5-10 потоков, а если можно на 4к-10к потоков разбить, то да, тут без конкурентов.