UE5 Computer Shader学习笔记

首先这里是绑定.usf文件的路径，并声明是用声明着色器

上面就是对应的usf文件路径，在第一张图进行链接

Shader Frequency 的作用

Shader Frequency 是 Unreal Engine 中用于描述着色器类型和其执行阶段的分类。常见的 Shader Frequency 包括：

SF_Vertex：顶点着色器。
SF_Pixel：像素着色器（也称为片段着色器）。
SF_Geometry：几何着色器。
SF_Compute：计算着色器。
SF_RayGen：光线追踪着色器（用于光线追踪管线）。

SF_Compute 专门用于标识计算着色器，这是一种不直接参与图形渲染的着色器，而是用于通用计算任务（如 GPU 加速计算）。

使用场景：

1. SF_Vertex（顶点着色器）

作用：处理模型顶点数据，进行空间变换或顶点级计算。
使用场景：

顶点动画：
通过修改顶点位置实现动态效果，如旗帜飘动、水面波动、角色呼吸动画。
模型变形：
程序化调整顶点位置（如挤压、膨胀、扭曲效果）。
蒙皮网格（Skinned Mesh）：
在骨骼动画中计算顶点最终位置。
顶点光照预计算：
对顶点法线进行初步光照计算（较少用，通常由像素着色器处理）。

2. SF_Pixel（像素着色器/片段着色器）

作用：计算每个像素的最终颜色，处理光照、纹理、材质等。
使用场景：
材质着色：
结合纹理采样、法线贴图、粗糙度等参数实现复杂表面效果（如金属、皮肤、布料）。

后处理效果：
屏幕空间效果（如景深、模糊、颜色分级、HDR）。
透明度与混合：
处理半透明材质（如玻璃、水、粒子效果）的Alpha混合。
复杂光照模型：
自定义光照计算（如卡通着色、次表面散射）

3. SF_Geometry（几何着色器）

作用：在顶点和像素着色器之间动态生成或修改图元（如三角形、线段）。
使用场景：
动态细分：
根据距离或LOD动态增加模型细节（如远处简化的地形近处细分）。
程序化几何生成：
从点数据生成复杂几何体（如毛发、草地、粒子轨迹）。
几何变形：
实时切割模型或生成爆炸碎片。
剔除优化：
根据条件剔除不可见图元。

4. SF_Compute（计算着色器）

作用：通用GPU计算，不直接参与图形渲染管线，通过线程组并行处理数据。
使用场景：
物理模拟：
大规模粒子系统、流体动力学、布料模拟（如 Niagara GPU 粒子）。
图像处理：
实时模糊、HDR 色调映射、屏幕空间反射/折射。
数据结构处理：
加速八叉树、BVH 构建（用于光线追踪）。
AI 推理：
在GPU上运行机器学习模型（如风格化滤镜）。

5. SF_RayGen（光线生成着色器）

作用：光线追踪管线的起点，定义如何生成初始光线（如相机射线、阴影射线）。
使用场景：
光线追踪反射/折射：
生成精确的镜面反射或透明材质光线。
全局光照（RTGI）：
通过追踪间接光照路径实现真实漫反射。
阴影计算：
生成软阴影或复杂遮挡关系的光线。

体积效果：
模拟光线在雾、烟雾中的散射。

总结与选择指南

着色器类型	适用场景	性能影响	硬件要求
SF_Vertex	顶点动画、模型变形、蒙皮网格	低	所有平台
SF_Pixel	材质、光照、后处理、透明度	中-高	所有平台
SF_Geometry	动态细分、程序化几何生成	高	桌面端/高端移动端
SF_Compute	GPU计算、物理模拟、图像处理	可变	支持Compute Shader
SF_RayGen	光线追踪反射、全局光照、复杂阴影	极高	RTX/AMD RDNA2+

当我在蓝图调用CreateNoise
流程如下：
首先在library中调用接口函数，这里会转到FNoiseSceneViewExtension里面
它会自动走到这个函数（自动调用）
然后调用GenerateNoise函数
上面的FGenerateNoiseCSShader是在这里进行绑定的，绑定了对应的文件路径和文件调用函数，这里调用GenerateNoiseCS.usf中的MainCS函数
MainCS又会调用Noise函数，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>();//这里的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;
}

首先第一行函数声明

参数：
GraphBuilder：RDG 的构建器，管理渲染资源的生命周期和依赖关系。
View：当前渲染的视图信息（如摄像机参数、视口尺寸）。
Inputs：后处理阶段输入数据（如场景颜色、深度纹理）

从这里面获取到了场景颜色信息

拿的是Inputs也就是上面文字中，后期处理阶段的数据（例如场景颜色）

拿到了SceneColor

CopyFromSlice：创建纹理的副本，避免直接修改原始纹理（保证数据安全）

作用：为计算着色器 FGenerateNoiseCSShader 分配参数内存。

注意观察，下面关于FGenerateNoiseCSShader的变量都是GenerateNosiseCS.usf里面的变量

之后都是给这三个参数赋值！

FRDGTextureDesc：定义纹理属性：
- Create2D：创建 2D 纹理。
- SceneColor.Texture->Desc.Format：继承输入纹理的格式（如 PF_A16B16G16R16）。
- TexCreate_ShaderResource | TexCreate_UAV：允许纹理作为 Shader Resource 和 UAV（Unordered Access View）使用。
GraphBuilder.CreateTexture：通过 RDG 创建纹理，确保资源依赖关系正确。
通过生成的纹理属性，创建贴图引用

给Parameters的Color参数赋值为红色

ViewFamily 和 FeatureLevel：获取当前视图的渲染层级（如 ES3.1、SM5、SM
GetGlobalShaderMap：获取全局着色器映射，用于加载计算着色器。

通过计算出的全局着色器映射创建hlsl实例脚本

获取到屏幕大小，以及通过创建的贴图引用构建出一个可读写的2D贴图纹理输出

ThreadCount：总线程数（等于屏幕分辨率，例如 1920x1080）。
ThreadSize：单个线程组的尺寸（8x8，需与 HLSL 中的 [numthreads(8,8,1)] 一致）。
FComputeShaderUtils::GetGroupCount：计算线程组数量（例如 1920/8=240，1080/8=135）。
FComputeShaderUtils::AddPass：将计算着色器任务添加到 RDG，并命名事件为 "Generate Noise"。
生成需要的线程数，一个像素对应一个线程进行处理（GPU优势就是线程多，计算快！）

作用：将计算着色器的输出纹理 OutputTex 复制回原始场景颜色纹理。
细节：
- AddCopyTexturePass：通过 RDG 添加纹理复制任务，将 OutputTex 数据复制到 SceneColor.Texture。
- 现在要将屏幕中的noise消除
  这个TOptional是用来做什么的呢，其实最主要是用于非指针的类型，可以判断非指针类型是否为空，当然虚幻也可以用于指针，举例如下：
- 当一个TMap内，判断是否为空（没有初值，但是TMap的int类型会默认赋初值为0，这个时候就没有办法判断是否值被更改过，因为可能传进来的值也有可能为0，这个时候TOptional就排上用场了，你将int包裹成TOptional<int>就可以了，如果有将值输入进去，你就能判断是否值被修改过，就能判断是否为空还是非空，从而方便之后的操作
- 第二，配置文件，当你输入了配置文件到TOptional里面，就可以判断非空，如果没有配置，那么就为空
- 这个使用场景还是很多的，合理使用，能够帮你减少很多麻烦