【发布时间】：2020-11-26 14:32:34
【问题描述】：
所以我在 Visual Studio 2019 社区中编写了一个 C# 程序，但是对于某些操作，我希望它在 GPU 而不是 CPU 上运行。
我对 HLSL 有一点经验，例如为一些 Unity 项目编写了一些计算着色器，但是我真的无法（通过 Google）找到任何从使用 Unity 之外的 C# 程序执行 HLSL 代码的方法。
假设我对内核一词的理解是正确的（以及它在 Unity 中如何用于运行计算着色器），我想特别说明：
1：从CPU向着色器内核的缓冲区写入一些数据，
2：运行内核一定次数，
3：让CPU从内核读取一些缓冲区。
举个我想要的例子，下面是我如何获得 C# 代码以使用 UnityEngine 运行 HLSL 内核：
（例如：在 C# 中它会生成一些从 -1 到 1 的随机数，然后在着色器中将每个条目乘以 4）
C#
using UnityEngine;
public class Test : MonoBehaviour
{
ComputeBuffer buffer;
public ComputeShader shader; //Has been set to reference the shader in Unity
void Start ()
{
//Create array of random values from -1 to 1
int[] v = new int[4 * 4];
for (int i = 0; i < v.Length; i++)
{
v[i] = Random.Range(-1, 2);
}
//Create buffer
buffer = new ComputeBuffer(v.Length, sizeof(int));
shader.SetBuffer(0, "Result", buffer);
//Set values of buffer to random values
buffer.SetData(v);
//Execute the shader
shader.Dispatch(0, 4 / 2, 4 / 2, 1);
//Get values of buffer
buffer.GetData(v);
//Dispose buffer
buffer.Dispose();
//Print values
for (int i = 0; i < v.Length; i += 4)
{
print(v[i + 0] + "," + v[i + 1] + "," + v[i + 2] + "," + v[i + 3]);
}
}
}
HLSL
#pragma kernel CSMain
RWStructuredBuffer<int> Result;
[numthreads(2,2,1)]
void CSMain (uint3 id : SV_DispatchThreadID)
{
Result[id.x + id.y * 4] = 4 * Result[id.x + id.y * 4];
}
印刷：
-4, 4, -4, 0
0, 4, 0, 0
-4, -4, -4, 4
4, 0, 4, 4
编辑：我尝试过的事情：
2 周后，虽然没有人回答这个问题，但我一直在寻找解决方案。仍在搜索，但想用我目前看到的一些方法来更新它：
（请注意，例如，我没有仔细研究其中的一些，因为它们似乎不是我想要的）
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Microsoft 似乎在编译 Compute Shaders 上有一个 official how-to，但它适用于 C++。如果我在这方面是正确的，那么可能会使用它来创建一个 DLL 以在 C# 中使用。不过，我对这种方法的主要问题是它需要我没有的 C++ 知识。不过我确实打算去看看。
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Compute Sharp 是一个 NuGet 包，声称能够获取 C# 代码，将其转换为 HLSL 代码，并在 GPU 上运行。然而，这似乎不是我想要的，因为它不需要 HLSL 代码，而是 C# 代码。无论如何决定检查一下，因为它是一个很小的负面影响，但是尝试在 NuGet (1.3.1) 上安装最新版本，这也是最新的稳定版本，给出了错误“无法安装包 [... ]。您正在尝试将此包安装到以 [.NetFramework 版本 4.7.2] 为目标的项目中，但该包不包含任何与该框架兼容的程序集引用或内容文件。[...]"。 因此我决定先检查其他方法。
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SharpDX 似乎是一个 NuGet 包，可让您在 C# .NET 项目中使用 HLSL 代码。使用 SharpDX.Direct3D11，您甚至可以创建计算着色器。看起来和我想要的完全一样，这就是为什么我比其他人更关注这个的原因。我刚刚遇到了一个大问题：SharpDX 似乎没有关于如何使用它的教程或解释的形式。使用谷歌翻译所说的Japanese example of a Compute Shader using SharpDX 作为蓝图，我能够得到一些工作。我能做的问题是 1) 有些部分我根本不明白他们在做什么，只是没有它们就无法工作，2) 做出看起来完全可以接受的改变，比如有一个第二个缓冲区，可以以奇怪的方式破坏它。再加上似乎必须通过它们在编译着色器中的位置（而不是它们的预编译位置）来引用结构化缓冲区，这似乎真的很糟糕，而且根据我的一点经验，使用起来并不友好。如果有人知道如何正确使用该软件包，我会假设我遇到的大多数问题都很容易解决，但是这又回到了我身上，实际上并没有找到很多关于如何使用该软件包的教程、解释或示例。 如果有人对此感到好奇，我可能会使用 SharpDX 生成 4 个数字 0、1、2、3，并在着色器中将它们乘以 4：
C#
using System; using SharpDX; using SharpDX.Direct3D; using SharpDX.Direct3D11; using SharpDX.D3DCompiler; //Based on https://gist.github.com/oguna/624969e732a868ec17f05694012c1b63 namespace C_Sharp_Shader_test { class Program { static void Main(string[] args) { int groupSize = 2; //Needs to match what is written in the shader int totalSize = 4; //Needs to be a multiple of groupSize, or else the shader will try to either change part of the array past its length, or not change the last parts of the array int elementByteSize = 4; //The size of a single element of the input-data in bytes (An int is made of 4 bytes) //Create device Device device = new Device(DriverType.Hardware, DeviceCreationFlags.SingleThreaded); //Create compute shader CompilationResult bytecode = ShaderBytecode.CompileFromFile("Shader.hlsl", "CSMain", "cs_5_0"); //(Gotta have the shader-file Shader.hlsl be copied to the output directory for this to work) ComputeShader cs = new ComputeShader(device, bytecode); bytecode.Dispose(); //Create input data (0,1,2,3) int[] inputData = new int[totalSize]; for (int i = 0; i < inputData.Length; i++) { inputData[i] = i; } for (int i = 0; i < inputData.Length; i++) { Console.WriteLine(inputData[i]); } Console.WriteLine(""); //Create input buffer that has the input data BufferDescription inputDesc = new BufferDescription() { SizeInBytes = elementByteSize * totalSize, //Size of the buffer in bytes Usage = ResourceUsage.Default, //Lets the buffer be both written and read by the GPU BindFlags = BindFlags.ShaderResource | BindFlags.UnorderedAccess, OptionFlags = ResourceOptionFlags.BufferStructured, StructureByteStride = elementByteSize, //The size of each element in bytes CpuAccessFlags = CpuAccessFlags.Read //Lets the CPU read this buffer }; SharpDX.Direct3D11.Buffer buffer = SharpDX.Direct3D11.Buffer.Create(device, inputData, inputDesc); //Create resource view (Seems to just be needed for the buffer) ShaderResourceViewDescription srvDesc = new ShaderResourceViewDescription() { Format = SharpDX.DXGI.Format.Unknown, Dimension = ShaderResourceViewDimension.Buffer, Buffer = new ShaderResourceViewDescription.BufferResource() { ElementWidth = elementByteSize } }; ShaderResourceView srvs = new ShaderResourceView(device, buffer, srvDesc); //Create access view (Seems to just be needed for the buffer) UnorderedAccessViewDescription uavDesc = new UnorderedAccessViewDescription() { Format = SharpDX.DXGI.Format.Unknown, Dimension = UnorderedAccessViewDimension.Buffer, Buffer = new UnorderedAccessViewDescription.BufferResource() { ElementCount = totalSize } }; UnorderedAccessView uavs = new UnorderedAccessView(device, buffer, uavDesc); //Set up shader DeviceContext context = device.ImmediateContext; context.ComputeShader.Set(cs); //Set up shader's buffer context.ComputeShader.SetConstantBuffer(0, buffer); context.ComputeShader.SetShaderResource(0, srvs); context.ComputeShader.SetUnorderedAccessView(0, uavs); //Execute shader int threadGroupCount = (totalSize + groupSize - 1) / groupSize; // +groupSize-1 to round up context.Dispatch(threadGroupCount, 1, 1); //Set an array "outputData" equal to the buffer's values DataStream ds; context.MapSubresource(buffer, MapMode.Read, MapFlags.None, out ds); int[] outputData = ds.ReadRange<int>(4); //Dispose stuff context.ClearState(); Utilities.Dispose(ref srvs); Utilities.Dispose(ref uavs); Utilities.Dispose(ref buffer); Utilities.Dispose(ref cs); Utilities.Dispose(ref device); //Print values for (int i = 0; i < outputData.Length; i++) { Console.WriteLine(outputData[i]); } //Wait so it doesn't close the console immediately. Console.ReadKey(); } } }HLSL
RWStructuredBuffer<int> Result; [numthreads(2, 1, 1)] void CSMain(uint3 id : SV_DispatchThreadID) { Result[id.x] = Result[id.x] * 4; }输出：
0
1
2
3
0
4
8
12
【问题讨论】：
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Compute Sharp 包仅适用于 .net Core >= 3.0 版的 Windows。
标签： c# visual-studio hlsl compute-shader