[Unity] 關于 ComputeShader中ThreadGroup和numthreads的理解

今天遇到一個神奇的現象,我設置了一個100 * 100的 texture,然后使用 ComputeShader 讓它填充一些顏色,結果卻有一個黑邊。

代碼如下所示:

_renderTexture = new RenderTexture(100, 100, 24);
        _renderTexture.enableRandomWrite = true;

_renderTexture.Create();
        
shader.Dispatch(0, _renderTexture.width / 8, _renderTexture.height / 8, 1);
[numthreads(8,8,1)]
void CSMain (uint3 id : SV_DispatchThreadID)
{
    Result[id.xy] = float4(float3(id) / 100, 1);
}

最終我們得到的圖像是這樣的,可以看到有個黑邊。

image.png

我嘗試了一下,如果我將 shader.Dispatch(0, _renderTexture.width / 8, _renderTexture.height / 8, 1); 中的 8 改為 9。

shader.Dispatch(0, _renderTexture.width / 9, _renderTexture.height / 9, 1);

就會發現,這條黑邊,變得更加寬了。

image.png

經過我查閱相關文檔后,我理解了一下 Dispatch 方法的三個參數是說在XYZ三個方向上劃分多少個線程組。回到之前的 8 。也就是劃分了 100 / 8 = 12.5 -> 12 個線程組。

也就是說100*100的圖像被橫豎各劃分了12次,有12*12個小格子,每個格子由一個線程組來執行。

但是 100 除以 8 不是整除,因此會多出一些像素未能分配到線程組中。因此出現了黑邊的情況。

如下圖所示,這個圖像是100x100,每個白色的小格子是8x8,橫豎各有12個小格子,在最右邊和最下邊有一些藍色的區域,無法被線程組覆蓋,這就是黑邊產生的原因。

image.png

在 computeShader 代碼中 [numthreads(8,8,1)] 相當于規定了每個線程組有多少個線程。如果我們將 numthreads 中的 8 改為 9 ,黑邊即可解決。

再來想一想,為什么 Dispatch 時,如果填入 9 黑邊會變得更加大呢?

如下圖所示


image.png

白色的格子是線程組,大小是 9*9,整個寬度是 100*100,因此橫豎各有11個白色的格子,最后空藍色的一條邊。這條藍色的邊是線程組未指派的地帶。

紅色的格子是線程組里的線程數量是 8*8 它不能覆蓋整個線程組的工作區域,因此它只能完成該區域的部分工作,而剩下的工作會由第二個線程組里的線程幫忙完成,這里是很奇怪,但是可以解釋黑邊變寬的原因。

紅色的格子水平方向是11個,可以看到右邊空出一塊區域和藍色的區域一起構成了黑邊(無法處理的區域)。

我將圖畫完,似乎會形成這樣的狀況。

image.png

剩下白色的區域和藍色的區域則是無法處理的黑邊。

這里就發現了它的一個特性:某個線程組完成不了的工作,會由其它的線程組里的線程頂替完成。 我不確定我這個理解是否正確,但事實看起來是如此。

如果我將 numthread 設置為 9*9,按照現在的理解,應該會產生一條藍色區域這樣的黑邊。

image.png
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