Unity：计算着色器以计算到每个顶点的最近点

Question

我有一个网格和一组点。我想为每个顶点计算数组中最近点的索引。 我有一个有效的例程：

        for (int i=0;i<vertexPositions.Length;i++)
    {
        float minDist = 100000.0f;
        int index=0;
        float dist;
        for (int a=0;a<pointPositions.Length;a++)
        {
            dist = (vertexPositions[i] - pointPositions[a]).sqrMagnitude;
            if (dist<minDist)
            {
                minDist = dist;
                index = a;
            }
        }
        vertexParameter[i] = index;
    }

vertexParameter 数组包含所需的结果。如果有很多顶点，这个例程会非常慢，所以我想制作一个执行完全相同操作的计算着色器。但我是 Compute Shaders 的初学者……

这是我的计算着色器代码：

#pragma kernel ClosestPoint

struct vertexData
{
    float3 position;
    int parameter;
};
struct pointData
{
    float3 position;
    float parameter;
};

RWStructuredBuffer<vertexData> vertex;
StructuredBuffer<pointData> point;


[numthreads(32, 1, 1)]
void ClosestPoint(uint3 id : SV_DispatchThreadID)
{
    int index;
    float dist;
    float minDist = 1000.0f;
    for (uint i = 0; i < point.Length; i++)
    {
        dist = distance(point[i].position, vertex[id.x].position);
        if (dist < minDist)
        {
            minDist = dist;
            index =  i;
        }

    }
    vertex[id.x].parameter =  index;
}

我不知道为什么，但是这段代码给出了错误的结果。如果我在 Dispatch 调用中修改 ThreadGroups，结果会发生变化，所以我想可能是由于一些同步问题......？

如果需要，这是调用着色器的脚本代码：

        vertex = new ComputeBuffer(vertices.Length, System.Runtime.InteropServices.Marshal.SizeOf(typeof(vertexData)));
    vertex.SetData(vertices);


    point= new ComputeBuffer(points.Length, System.Runtime.InteropServices.Marshal.SizeOf(typeof(pointData)));
    point.SetData(points);

    shader.SetBuffer(kernelHandle, "vertex", vertex);
    shader.SetBuffer(kernelHandle, "point", point);
    shader.Dispatch(kernelHandle, 1, 1, 1);
    vertex.GetData(vertices);
    for (int i = 0; i < vertexParameter.Length; i++)
    {
        vertexParameter[i] = vertices[i].parameter;
    }
    vertex.Release();
    point.Release();

Answer 1

我相信您在Dispatch() 调用中的线程组和内核规范中的[numthreads()] 之间的关系是错误的。

shader.Dispatch(kernelHandle, vertices.Length, 1, 1);结合[numthreads(32,1,1)]的结果不是“多个线程组都只有一个线程”，而是vertices.Length线程组，都是32个线程。

因此，您的内核将被调用32*vertices.Length 次，id.x 相应地增长...您使用注释中的代码得到正确的结果，因为无论您在@987654331 之后尝试读写vertex[id.x] 时会发生什么@ 已经超出范围，它不会改变您已经计算出所有正确结果并将它们存储在适当位置的事实。

你需要做什么然后为了不浪费时间，将你的Dispatch()中的threadGroupsX设置为ceil(vertices.Length/32)（伪代码）。

你也可以添加类似的东西

if (id.x >= vertexLength) return;

在您的内核中（因为除非您碰巧有多个 32 个顶点，否则某些线程将超出范围）...但实际上，这可能对性能或安全性没有任何帮助； vertices.Length 之外的读取和写入基本上是无操作的，而内核中的额外分支可能会产生成本。我想在这种情况下它可能是微不足道的，也许有这样的陈述可以使人类读者更清楚逻辑......但这确实意味着传递额外制服的额外样板。

顺便说一句，如果这对您的应用程序有意义，您可能还想使用ASyncGPUReadbackRequest 来避免在vertex.GetData(vertices); 上停止您的代码。为简洁起见，您可能在问题中这样写（您可能注意到这并不总是我的强项）。