wps初始化(wps恢复初始设置是什么意思)
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2022-05-30
个人感觉计算着色器很像 CUDA,都是利用显卡的强大计算能力来加速,只不过 CUDA 仅适用于 N 卡,而计算着色器具有跨平台的能力(Shader Model 5.0以上才支持)
效果如图:
关键代码及注释如下:
C++ 代码
void initialize()
{
// 计算着色器
GLuint compute_shader = buildShader(
&compute_shader_source,
GL_COMPUTE_SHADER,
"Error in compiling the compute shader\n");
compute_prog = buildComputeProg(compute_shader);
setupData();
// ---------------------------------------------
// 渲染着色器
GLuint vs = buildShader(
&render_vs,
GL_VERTEX_SHADER,
"Error in compiling the vertex shader\n");
GLuint fs = buildShader(
&render_fs,
GL_FRAGMENT_SHADER,
"Error in compiling the fragment shader\n");
render_prog = buildRenderProg(vs, fs);
// ---------------------------------------------
}
C++代码:
// 激活顶点/纹理属性
void setupData()
{
dt_location = glGetUniformLocation(compute_prog, "dt");
// 创建 VAO
glGenVertexArrays(1, &render_vao);
glBindVertexArray(render_vao);
// 创建 VBO
glGenBuffers(2, buffers);
//glEnableVertexAttribArray(1); // 启用索引为 1 的顶点属性——粒子位置
//glVertexAttribPointer(0, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, NULL); // 表明 buffer 内数据的格式
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, position_buffer);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, PARTICLE_COUNT * sizeof(glm::vec4), NULL, GL_DYNAMIC_COPY); // 由于数据是不断变化的,所以需要动态拷贝
glm::vec4 * positions = (glm::vec4 *)glMapBufferRange(GL_ARRAY_BUFFER,
0,
PARTICLE_COUNT * sizeof(glm::vec4),
GL_MAP_WRITE_BIT | GL_MAP_INVALIDATE_BUFFER_BIT);
for (int i = 0; i < PARTICLE_COUNT; i++)
{
positions[i] = glm::vec4(randomVector(-10.0f, 10.0f), randomFloat());
}
glUnmapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER);
glEnableVertexAttribArray(0); // 启用索引为 0 的顶点属性——粒子速度
glVertexAttribPointer(0, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, NULL); // 表明 buffer 内数据的格式
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, velocity_buffer); // 表明使用的 buffer 数据来源
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, PARTICLE_COUNT * sizeof(glm::vec4), NULL, GL_DYNAMIC_COPY); // 由于数据是不断变化的,所以需要动态拷贝
glm::vec4 * velocities = (glm::vec4 *)glMapBufferRange(GL_ARRAY_BUFFER,
0,
PARTICLE_COUNT * sizeof(glm::vec4),
GL_MAP_WRITE_BIT | GL_MAP_INVALIDATE_BUFFER_BIT);
for (int i = 0; i < PARTICLE_COUNT; i++)
{
velocities[i] = glm::vec4(randomVector(-0.1f, 0.1f), 0.0f);
}
glUnmapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER);
// ---------------------
// 创建 TBO
glGenTextures(2, tbos);
for (int i = 0; i < 2; i++)
{
glBindTexture(GL_TEXTURE_BUFFER, tbos[i]);
glTexBuffer(GL_TEXTURE_BUFFER, GL_RGBA32F, buffers[i]); // ☆ VBO 将从 TBO 中获取数据,注意:buffers 是 position_buffer/velocity_buffer 的别名
}
// ---------------------
// 创建 UBO
glGenBuffers(1, &attractor_buffer);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, attractor_buffer);
glBufferData(GL_UNIFORM_BUFFER, 32 * sizeof(glm::vec4), NULL, GL_STATIC_DRAW); // 仅初始化,静态拷贝
// attractor 的最后一位,表示粒子质量
for (int i = 0; i < MAX_ATTRACTORS; i++)
{
attractor_masses[i] = 0.5f + randomFloat() * 0.5f;
}
glBindBufferBase(GL_UNIFORM_BUFFER, 0, attractor_buffer);
// --------------------------------------
}
C++ 代码:
void display()
{
static const GLuint start_ticks = ::GetTickCount() - 100000;
GLuint current_ticks = ::GetTickCount();
static GLuint last_ticks = current_ticks;
float time = ((start_ticks - current_ticks) & 0xFFFFF) / float(0xFFFFF);
float delta_time = (float)(current_ticks - last_ticks) * 0.075f;
// ----------------------------------------------------
// 映射 UBO
glm::vec4 * attractors = (glm::vec4 *)glMapBufferRange(GL_UNIFORM_BUFFER,
0,
32 * sizeof(glm::vec4),
GL_MAP_WRITE_BIT | GL_MAP_INVALIDATE_BUFFER_BIT);
int i;
for (i = 0; i < 32; i++)
{
attractors[i] = glm::vec4(
sinf(time * (float)(i + 4) * 7.5f * 20.0f) * 50.0f,
cosf(time * (float)(i + 7) * 3.9f * 20.0f) * 50.0f,
sinf(time * (float)(i + 3) * 5.3f * 20.0f) * cosf(time * (float)(i + 5) * 9.1f) * 100.0f,
attractor_masses[i]);
//std::cout << "attractors = " << attractors[i][0] << std::endl;
}
glUnmapBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER);
// ----------------------------------------------------
// 激活 计算着色器,并绑定到 TBO(存储粒子的位置和速度)
glUseProgram(compute_prog);
glBindImageTexture(0, velocity_tbo, 0, GL_FALSE, 0, GL_READ_WRITE, GL_RGBA32F);// 既可读又可写,注意可以省去 glActiveTexture 的调用
glBindImageTexture(1, position_tbo, 0, GL_FALSE, 0, GL_READ_WRITE, GL_RGBA32F);
// 为 计算着色器传参——delta time
// If dt is too large, the system could explode, so cap it to
// some maximum allowed value
if (delta_time >= 2.0f)
{
delta_time = 2.0f;
}
glUniform1f(dt_location, delta_time);
// 分发计算任务 num_groups_x * num_groups_y * num_groups_z
glDispatchCompute(PARTICLE_GROUP_COUNT, 1, 1);
// 同步 计算着色器的 Invocations
glMemoryBarrier(GL_SHADER_IMAGE_ACCESS_BARRIER_BIT);
// 实时改变 MVP 矩阵
glm::mat4 projection = glm::perspective(45.0f, aspect_ratio, 0.1f, 1000.0f);
glm::mat4 view = glm::mat4(1.f);
view = glm::translate(view, glm::vec3(0.0f, 0.0f, -60.0f));
view = glm::rotate(view, time * 100.0f, glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));
glm::mat4 mvp = projection * view;
// ----------------------------------------------------
// 清屏,并切换到 渲染着色器
glClearColor(0., 0., 0., 0.);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glDisable(GL_DEPTH_TEST);
glUseProgram(render_prog);
glUniformMatrix4fv(0, 1, GL_FALSE, (const GLfloat *)&mvp[0][0]); // 传入 MVP 矩阵
glBindVertexArray(render_vao); // 绑定 VAO
glEnable(GL_BLEND);
glBlendFunc(GL_ONE, GL_ONE);
glPointSize(2.0f);
glDrawArrays(GL_POINTS, 0, PARTICLE_COUNT); // 图元为 Points
last_ticks = current_ticks;
glutSwapBuffers();
}
#define STRINGIZE(a) #a
const char* compute_shader_source =
STRINGIZE(
#version 430 core\n
// Uniform Block
layout(std140, binding = 0) uniform attractor_block
{
vec4 attractor[64]; // xyz = position, w = mass
};
layout(local_size_x = 128) in;
layout(rgba32f, binding = 0) uniform imageBuffer velocity_buffer;
layout(rgba32f, binding = 1) uniform imageBuffer position_buffer;
uniform float dt = 1.0;
void main(void)
{
// 从 TBO 中取出数据,imageLoad 和 texelFetch 相似,因为省去了 filtering 的过程所以更高效
vec4 vel = imageLoad(velocity_buffer, int(gl_GlobalInvocationID.x));
vec4 pos = imageLoad(position_buffer, int(gl_GlobalInvocationID.x));
int i;
pos.xyz += vel.xyz * dt;
pos.w -= 0.0001 * dt;
for (i = 0; i < 4; i++)
{
vec3 dist = (attractor[i].xyz - pos.xyz);
vel.xyz += dt * dt * attractor[i].w * normalize(dist) / (dot(dist, dist) + 10.0);
}
if (pos.w <= 0.0)
{
pos.xyz = -pos.xyz * 0.01;
vel.xyz *= 0.01;
pos.w += 1.0f;
}
// 经过计算以后再写回 TBO
imageStore(position_buffer, int(gl_GlobalInvocationID.x), pos); // 类似的还有 imageSize
imageStore(velocity_buffer, int(gl_GlobalInvocationID.x), vel);
}
);
注:
1)
gl_WorkGroupSize:存储 local workgroup 的大小(三维)
gl_NumWorkGroups:存储了组在三个维度上的个数
gl_LocalInvocationID:当前 Invocation 在 local workgroup 中的位置(三维)
范围在 [uvec3(0), gl_WorkGroupSize - uvec3(1)] 之间
gl_LocalInvocationIndex:意义同上,区别在于它是一维的
它相当于 gl_LocalInvocationID.z * gl_WorkGroupSize.x * gl_WorkGroupSize.y + gl_LocalInvocationID.y * gl_WorkGroupSize.x + gl_LocalInvocationID.x
gl_GlobalInvocationID:当前 Invocation 在 global workgroup 中的位置(三维)
它相当于 gl_WorkGroupID * gl_WorkGroupSize + gl_LocalInvocationID
gl_WorkGroupID:当前 local workgroup 在 global workgroup 中的位置
范围在 [uvec3(0), gl_NumWorkGroups - uvec3(1)] 之间
2)local_size_x, local_size_y, local_size_z 声明了 local workgroup 的大小;
3)可以通过 glGetProgramiv() 搭配 GL_MAX_COMPUTE_WORK_GROUP_SIZE 查询 Local workgroup 的大小;
4)shared 类型的变量,意味着位于同一 local workgroup 中的 Invocation 共享该变量,通常访问共享变量的性能要优于访问 image 和 shader storage buffer;
5)Invocation 的同步
barrier:同步同一个 local workgroup 的 Invocation,确保所有 Invocation 都到达 barrier 之后才能往下执行;
memoryBarrier:确保所有内存的写入操作在此之前都已完成(没有数据驻留在缓存或者计划放入缓存);
memoryBarrierAtomicCounter:等待所有更新原子计数器的操作完毕,才会继续执行;
memoryBarrierBuffer/memoryBarrierImage:等待所有写入 buffer 或 image 变量的操作都完成
memoryBarrierShared:等待所有更新 shared 变量的操作完毕,才会继续执行
❤ 但是以上这些函数并不能确保其他 invocation 都能到达这个点,所以仍然需要 barrier
groupMemoryBarrier 是高效版的 memoryBarrier,但是 groupMemoryBarrier 仅对 local workgroup 有效,而其他的 memoryBarrer 是全局的,即 global workgroup 的写入请求都已完成。
6)image类型(比如 imagebuffer )可用于一般化的数据存储。image 类型与 sampler 类型相似,有两点区别:其一,image 类型仅表示单层的纹理,并没有完整的 mipmap 链;其二,image 类型并不支持一些 sampler 操作,比如滤波(filtering)和深度比较。(注:image 类型在声明时还需要带上格式布局修饰符——format layout qualifier,[例如 rgba32f,具体可以参考 OpenGL 红宝书第八版第11章 P566 ] 需要和 glBindImageTexture 中的类型一致)
相关资料:
【OpenGL】向Shader中传递数据
GLAPI/glTexBuffer
OpenGL
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