UE5 Computer Shader學習筆記

首先這里是綁定.usf文件的路徑，并聲明是用聲明著色器

上面就是對應的usf文件路徑，在第一張圖進行鏈接

Shader Frequency 的作用

Shader Frequency 是 Unreal Engine 中用于描述著色器類型和其執行階段的分類。常見的 Shader Frequency 包括：

SF_Vertex：頂點著色器。
SF_Pixel：像素著色器（也稱為片段著色器）。
SF_Geometry：幾何著色器。
SF_Compute：計算著色器。
SF_RayGen：光線追蹤著色器（用于光線追蹤管線）。

SF_Compute?專門用于標識計算著色器，這是一種不直接參與圖形渲染的著色器，而是用于通用計算任務（如 GPU 加速計算）。

使用場景：

1. SF_Vertex（頂點著色器）

作用：處理模型頂點數據，進行空間變換或頂點級計算。
使用場景：

頂點動畫：
通過修改頂點位置實現動態效果，如旗幟飄動、水面波動、角色呼吸動畫。
模型變形：
程序化調整頂點位置（如擠壓、膨脹、扭曲效果）。
蒙皮網格（Skinned Mesh）：
在骨骼動畫中計算頂點最終位置。
頂點光照預計算：
對頂點法線進行初步光照計算（較少用，通常由像素著色器處理）。

2. SF_Pixel（像素著色器/片段著色器）

作用：計算每個像素的最終顏色，處理光照、紋理、材質等。
使用場景：
材質著色：
結合紋理采樣、法線貼圖、粗糙度等參數實現復雜表面效果（如金屬、皮膚、布料）。

后處理效果：
屏幕空間效果（如景深、模糊、顏色分級、HDR）。
透明度與混合：
處理半透明材質（如玻璃、水、粒子效果）的Alpha混合。
復雜光照模型：
自定義光照計算（如卡通著色、次表面散射）

3. SF_Geometry（幾何著色器）

作用：在頂點和像素著色器之間動態生成或修改圖元（如三角形、線段）。
使用場景：
動態細分：
根據距離或LOD動態增加模型細節（如遠處簡化的地形近處細分）。
程序化幾何生成：
從點數據生成復雜幾何體（如毛發、草地、粒子軌跡）。
幾何變形：
實時切割模型或生成爆炸碎片。
剔除優化：
根據條件剔除不可見圖元。

4. SF_Compute（計算著色器）

作用：通用GPU計算，不直接參與圖形渲染管線，通過線程組并行處理數據。
使用場景：
物理模擬：
大規模粒子系統、流體動力學、布料模擬（如 Niagara GPU 粒子）。
圖像處理：
實時模糊、HDR 色調映射、屏幕空間反射/折射。
數據結構處理：
加速八叉樹、BVH 構建（用于光線追蹤）。
AI 推理：
在GPU上運行機器學習模型（如風格化濾鏡）。

5. SF_RayGen（光線生成著色器）

作用：光線追蹤管線的起點，定義如何生成初始光線（如相機射線、陰影射線）。
使用場景：
光線追蹤反射/折射：
生成精確的鏡面反射或透明材質光線。
全局光照（RTGI）：
通過追蹤間接光照路徑實現真實漫反射。
陰影計算：
生成軟陰影或復雜遮擋關系的光線。

體積效果：
模擬光線在霧、煙霧中的散射。

總結與選擇指南

著色器類型	適用場景	性能影響	硬件要求
SF_Vertex	頂點動畫、模型變形、蒙皮網格	低	所有平臺
SF_Pixel	材質、光照、后處理、透明度	中-高	所有平臺
SF_Geometry	動態細分、程序化幾何生成	高	桌面端/高端移動端
SF_Compute	GPU計算、物理模擬、圖像處理	可變	支持Compute Shader
SF_RayGen	光線追蹤反射、全局光照、復雜陰影	極高	RTX/AMD RDNA2+

當我在藍圖調用CreateNoise
流程如下：
首先在library中調用接口函數，這里會轉到FNoiseSceneViewExtension里面
它會自動走到這個函數（自動調用）
然后調用GenerateNoise函數
上面的FGenerateNoiseCSShader是在這里進行綁定的，綁定了對應的文件路徑和文件調用函數，這里調用GenerateNoiseCS.usf中的MainCS函數
MainCS又會調用Noise函數，最后成像

ScreenPassTexture FNoiseSceneViewExtension::GenerateNoise(FRDGBuilder& GraphBuilder, const FSceneView& View, const FPostProcessMaterialInputs& Inputs)
{const FScreenPassTexture& SceneColor = FScreenPassTexture::CopyFromSlice(GraphBuilder, Inputs.GetInput(EPostProcessMaterialInput::SceneColor));FGenerateNoiseCSShader::FParameters* Parameters = GraphBuilder.AllocParameters<FGenerateNoiseCSShader::FParameters>();//這里的FGenerateNoiseCSShaderFIntPoint ScreenSize = { SceneColor.ViewRect.Width(), SceneColor.ViewRect.Height() };FRDGTextureDesc OutputDesc = FRDGTextureDesc::Create2D( ScreenSize,SceneColor.Texture->Desc.Format, FClearValueBinding::Black, TexCreate_ShaderResource | TexCreate_UAV);FRDGTextureRef OutputTex = GraphBuilder.CreateTexture(OutputDesc, TEXT("Output Texture"));Parameters->Color = FVector4f(1.f, 0.f, 0.f, 1.f);const FSceneViewFamily& ViewFamily = *View.Family;ERHIFeatureLevel::Type FeatureLevel = View.GetFeatureLevel();FGlobalShaderMap* GobalShaderMap = GetGlobalShaderMap(FeatureLevel);TShaderMapRef<FGenerateNoiseCSShader> GenerateNoiseCSShader(GobalShaderMap);Parameters->ScreenDimensions = FVector2f(ScreenSize.X, ScreenSize.Y);Parameters->Output = GraphBuilder.CreateUAV(OutputTex);FIntPoint ThreadCount = ScreenSize;FIntPoint ThreadSize = FIntPoint(8, 8);FIntVector GroupCount = FComputeShaderUtils::GetGroupCount(ThreadCount, ThreadSize);FComputeShaderUtils::AddPass(GraphBuilder, RDG_EVENT_NAME("Generate Noise"),GenerateNoiseCSShader, Parameters, GroupCount);AddCopyTexturePass(GraphBuilder, OutputTex, SceneColor.Texture);return SceneColor;
}

首先第一行函數聲明

參數：
GraphBuilder：RDG 的構建器，管理渲染資源的生命周期和依賴關系。
View：當前渲染的視圖信息（如攝像機參數、視口尺寸）。
Inputs：后處理階段輸入數據（如場景顏色、深度紋理）

從這里面獲取到了場景顏色信息

拿的是Inputs也就是上面文字中，后期處理階段的數據（例如場景顏色）

拿到了SceneColor

CopyFromSlice：創建紋理的副本，避免直接修改原始紋理（保證數據安全）

作用：為計算著色器?FGenerateNoiseCSShader?分配參數內存。

注意觀察，下面關于FGenerateNoiseCSShader的變量都是GenerateNosiseCS.usf里面的變量

之后都是給這三個參數賦值！

FRDGTextureDesc：定義紋理屬性：
- Create2D：創建 2D 紋理。
- SceneColor.Texture->Desc.Format：繼承輸入紋理的格式（如 PF_A16B16G16R16）。
- TexCreate_ShaderResource | TexCreate_UAV：允許紋理作為 Shader Resource 和 UAV（Unordered Access View）使用。
GraphBuilder.CreateTexture：通過 RDG 創建紋理，確保資源依賴關系正確。
通過生成的紋理屬性，創建貼圖引用

?給Parameters的Color參數賦值為紅色

ViewFamily?和?FeatureLevel：獲取當前視圖的渲染層級（如 ES3.1、SM5、SM
GetGlobalShaderMap：獲取全局著色器映射，用于加載計算著色器。

?通過計算出的全局著色器映射創建hlsl實例腳本

?獲取到屏幕大小，以及通過創建的貼圖引用構建出一個可讀寫的2D貼圖紋理輸出

ThreadCount：總線程數（等于屏幕分辨率，例如 1920x1080）。
ThreadSize：單個線程組的尺寸（8x8，需與 HLSL 中的?[numthreads(8,8,1)]?一致）。
FComputeShaderUtils::GetGroupCount：計算線程組數量（例如?1920/8=240，1080/8=135）。
FComputeShaderUtils::AddPass：將計算著色器任務添加到 RDG，并命名事件為 "Generate Noise"。
生成需要的線程數，一個像素對應一個線程進行處理（GPU優勢就是線程多，計算快！）

作用：將計算著色器的輸出紋理?OutputTex?復制回原始場景顏色紋理。
細節：
- AddCopyTexturePass：通過 RDG 添加紋理復制任務，將?OutputTex?數據復制到?SceneColor.Texture。
- 現在要將屏幕中的noise消除
  這個TOptional是用來做什么的呢，其實最主要是用于非指針的類型，可以判斷非指針類型是否為空，當然虛幻也可以用于指針，舉例如下：
- 當一個TMap內，判斷是否為空（沒有初值，但是TMap的int類型會默認賦初值為0，這個時候就沒有辦法判斷是否值被更改過，因為可能傳進來的值也有可能為0，這個時候TOptional就排上用場了，你將int包裹成TOptional<int>就可以了，如果有將值輸入進去，你就能判斷是否值被修改過，就能判斷是否為空還是非空，從而方便之后的操作
- 第二，配置文件，當你輸入了配置文件到TOptional里面，就可以判斷非空，如果沒有配置，那么就為空
- 這個使用場景還是很多的，合理使用，能夠幫你減少很多麻煩