【游戏开发】Unity使用ComputeShader实时压缩RT

2021-03-29

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compute shader最近突然变得异常火热，原神和UE开发者大会多次被人提到通过computershader对手机平台的优化。一方面得益于最近手机硬件的提升，对compute shader的支持和性能提升。另一方面，新出的游戏对于画面质量的要求越来越高，一些新特性，诸如：SSAO，屏幕空间反射，RVT，甚至GPU pipeline，对于compute shader的需求提高。

前不久，在unity实现了RVT，里边提到需要申请使用两种4k的RT，在手机上测试，发现性能还是有一定的损失。虽然，非RVT在使用四层纹理，总共需要9张地形相关的贴图（4*2 1，mask压缩到diffuse和normal），但是贴图的尺寸最多开到1024，一般就512就够了。而RVT需要两张4k的RT，并且RenderTexture是不能压缩的，也就是全展开的4k*2，在原本手机带宽就不够的情况下，这个算得上非常奢侈，非常影响效率。UE开发者大会，正好提到在4.26版本加入VT的压缩，正好可以拔过来，在Unity里实现了一下，用来支持RVT系统。

Compute Shader

UE4.26提供两种VT的压缩格式，BC3（PC）和ETC2（Android），并且ETC2的压缩算法看了一下，为了提升性能，做了很多精简。

我这里贴一下压缩的主体部分代码，具体压缩算法部分，可以在UE4.26preview的ETCCompressionCommon.ush和BCCompressionCommon.ush中。

#include "ETCCompress.hlsl"#include "BCCompress.hlsl"#pragma multi_compile _COMPRESS_BC3 _COMPRESS_ETC2#pragma kernel CSMain RWTexture2D < uint4 > Result;
Texture2D < float4 > RenderTexture0;
SamplerState samplerRenderTexture0;
uint4 DestRect; [numthreads(8, 8, 1)] void CSMain(uint3 ThreadId: SV_DispatchThreadID) {
uint2 SamplePos = ThreadId.xy * 4;
if (any(SamplePos >= DestRect.zw)) return;

float2 TexelUVSize = 1.f / float2(DestRect.zw);
float2 SampleUV = (float2(SamplePos) 0.5f) * TexelUVSize;

float3 BlockBaseColor[16];
ReadBlockRGB(RenderTexture0, samplerRenderTexture0, SampleUV, TexelUVSize, BlockBaseColor);

float BlockA[16];
for (int i = 0; i < 16; i ) {
BlockA[i] = 1;
}#ifdef _COMPRESS_ETC2 Result[ThreadId.xy] = CompressBlock_ETC2_RGBA(BlockBaseColor, BlockA);#
else Result[ThreadId.xy] = CompressBC3Block_SRGB(BlockBaseColor, BlockA);#endif
}

他这里的ETC2直接写死的4x4block，然后分RGB和RGBA两种。

C#调用

实例代码中，比如我们想要压缩一张256x256的图片，我们需要申请一张64x64的R32G32B32A32_Uint的RT，在compute shader里填入数据。这个RT肯定不能直接当贴图使用，我们需要把数据拷贝到Texture2D中，Texture2D是可以设置压缩格式的。直接使用Graphics.CopyTexture整体拷贝数据，这里比较坑的地方是

这两句话居然不是同一个意思，一定要使用上面那样，下面这种会报错。

using UnityEngine;
using UnityEngine.Experimental.Rendering;
using UnityEngine.UI;
public class ComputeShaderTest: MonoBehaviour {
public ComputeShader shader;
Material _mat;
public Texture _mask;
int kernelHandle;
int[] DestRect;
public RenderTexture tex;
public Texture2D copyTex;
public Text tt;

GraphicsFormat format;
void Awake() {
DestRect = new int[4] {
0,
0,
256,
256
};
}
void Start() {#
if UNITY_ANDROID && !UNITY_EDITOR format = GraphicsFormat.RGBA_ETC2_UNorm;
shader.DisableKeyword("_COMPRESS_BC3");
shader.EnableKeyword("_COMPRESS_ETC2");#
else format = GraphicsFormat.RGBA_DXT5_UNorm;
shader.DisableKeyword("_COMPRESS_ETC2");
shader.EnableKeyword("_COMPRESS_BC3");#endif kernelHandle = shader.FindKernel("CSMain");
tex = new RenderTexture(64, 64, 24) {
graphicsFormat = GraphicsFormat.R32G32B32A32_UInt,
enableRandomWrite = true,
};
tex.Create();
//tt.text = format.ToString() SystemInfo.IsFormatSupported(format, FormatUsage.Linear).ToString() SystemInfo.supportsComputeShaders SystemInfo.copyTextureSupport;
shader.SetTexture(kernelHandle, "Result", tex);
shader.SetTexture(kernelHandle, "RenderTexture0", _mask);
shader.SetInts("DestRect", DestRect);
shader.Dispatch(kernelHandle, (256 / 4 7) / 8, (256 / 4 7) / 8, 1);
copyTex = new Texture2D(256, 256, format, TextureCreationFlags.None);
Graphics.CopyTexture(tex, 0, 0, 0, 0, 64, 64, copyTex, 0, 0, 0, 0);
_mat = GetComponent < MeshRenderer > ().sharedMaterial;
_mat.mainTexture = copyTex;
}
}

效果展示

在移动和PC都可以，vulkan的GraphicCopyTexture有bug，他做了foramt的判断，一样就直接返回，什么也不干，Unreal是没有这个判断的，Unreal甚至能处理block不一样的情况。有源码License的项目可以考虑修改那个返回地方，或者切换到GLES3，或者等Unity修复这个bug吧。

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