【UE5】使用PIX单步调试DX12环境下的Shader,UE5中的Compute Shader使用及详解

【UE5】使用PIX单步调试DX12环境下的Shader

在启用DX12 API后，使用RenderDoc截帧时，如果发现Debug按钮呈灰色，无法进行Shader的单步调试。此时可以使用Microsoft的PIX工具，它支持在DX12环境中对单个像素点进行调试。首先，下载并运行PIX，并确保在编辑器中关闭RenderDoc插件，然后启动编辑器时打开PIX。

截帧方式有两种，建议采用第二种。操作时需确保在Editor模式下，鼠标聚焦于场景中，否则可能仅截取编辑器的绘制过程。截帧后，双击结果以打开，点击红色标识开始分析。如果无法开始分析，请确保开启电脑的开发者模式。之后，可以查看每个pass的绘制时间，并利用截帧结果进行性能分析。本文主要介绍如何使用PIX进行Shader的单步调试。

切换至Pipeline界面，进入Debug模式后，点击绿色播放按钮即可开始Shader的单步调试。初次操作时可能会弹出窗口提示修改注册表，点击“Yes”，并在重启电脑前保持截帧结果。在这一过程中，左下角的视窗会显示单步运行后的变量结果，例如在Constants中查找Uniform Buffer中的View等内容。此外，Compute Shader也可以调试，只需在左上角设置ThreadID的值后点击播放按钮进行调试。

请注意，有时可能会遇到无法进行调试的情况，这时可以尝试回退至较旧版本的NVidia驱动程序。理论上，通过PIX还可以查看GPU指令，相关的DLL需要以公司名义向NVIDIA申请获取。

【笔记】UE5 Shader 调试工具 - Microsoft PIX

开发者通常需要一个高效可靠的工具来调试DX12环境中的着色器，微软的PIX调试工具是理想选择。与RenderDoc相比，PIX提供更全面的调试信息，包括：

• 强大的性能分析和回放功能
• 显示着色器符号，方便调试源代码
• 精确的渲染时间ratio值

在开始之前，确保渲染引擎使用的是DX12 RHI（渲染硬件接口），这是成功使用PIX的基础。为了避免插件冲突导致崩溃，必须禁用RenderDoc插件，同时确保PIX插件正确配置。

在配置文件ConsoleVariables.ini中，调整Shader编译相关设置，以为接入PIX打下良好的基础。可以通过按下PrintScreen或F12键进行截帧操作，系统会提示截图完成。在不同系统下，可能需要调整快捷键以避免与系统功能冲突。

使用PIX附着到Unreal的进程，并开启Analysis模式，确保开发者模式设置已启用，以获取详细的调试信息。在打开的游戏或编辑器中，截帧后进行分析，选择需要调试的DrawCall和具体Shader资源，以深入理解渲染管线的工作过程。

尽管深色主题视觉体验酷炫，但在读取代码时可能不够清晰，因此建议调整为更利于阅读的白底配色。请检查编译设置中是否已启用Shader符号信息，以获取额外调试支持。

PIX当前不支持调试DX11或Vulkan，但在DX12上的功能却非常强大且实用。最后，深入理解DirectX 12管道中的关键概念（如Pipeline State、Root Signature、Input Assembler、Vertex Shader和Pixel Shader以及Output Merger）对优化和调试有着重要影响。这些核心概念将帮助你在开发过程中更加得心应手。

有关如何深入使用这些知识和工具，可以参考微软的官方文档与教程，包括GPU捕获、PIX下载指南、如何将开发者设备配置为启用PIX、以及如何利用PIX提高Xbox和Windows上游戏质量的相关文章。

通过这些知识，PIX为DirectX 12着色器调试提供了全面支持，帮助开发者优化性能，希望对你的开发旅程有所裨益。

[UE4/UE5][Shader] Shader的优化

在使用虚幻引擎（UE4/UE5）时，优化Shader是提升性能的关键步骤。通过直观的方法来理解Shader优化，可以从多个角度进行。

首先，使用虚幻的工具查看Shader性能表现，颜色越深的部分代表性能损耗越大，分析性能瓶颈后能进行针对性优化。

减少指令数量是一个难点，但通过精简Shader图和代码，可以有效减少执行指令，提升性能。移除无用节点同样重要，复杂Shader中可能包含许多不必要的效果，移除这些可以显著降低Shader开销。

优化数学公式也是提高Shader性能的有效方法。例如，将幂函数替换为更高效的数学函数，并利用clamp函数处理结果，以实现相似效果。使用官方优化过的节点能更高效，因此重构节点时建议学习并使用官方提供的节点。

通过使用vector4const可优化Shader流水线，将相关数据合并，减少数据传输以提升性能。整合材质为一个材质，可以将粗糙度、镜面反射等信息打包到单张纹理中，简化Shader逻辑，减少资源加载和处理时间，从而提升整体性能。

UE渲染学习(4)Compute Shader

随着硬件的发展，GPGPU（通用并行计算）通过利用GPU的计算单元，为非图形应用提供了强大的计算能力，Compute Shader（CS）是实现这一目标的关键技术之一。CS在非图形应用中表现出色，也可用于实现图形应用效果，如剔除、模糊等。它能够直接访问并修改GPU资源，其输出可直接与渲染管线交互，避免了数据从GPU传输到CPU的步骤。

与传统图形流水线相比，Compute Shader避免了Input Assembler、Tessellation和Rasterizer等单元的开销，减少了硬件资源消耗。CS的核心概念是允许用户在GPU上执行数据并行算法，而无需绘制任何内容，从而极大提高计算效率。

以AMD Vega 64显卡为例，其硬件结构由64个Compute unit组成，每个Compute unit内部包含4组SIMD-16 Unit，能够同时处理16个线程。线程组（Thread Group）的概念使得多个线程能够协同工作，每个线程组在GPU上独立执行，以充分利用多个流多处理器（SM）的计算能力。

在UE4中实现Compute Shader时，需要声明并使用Shader结构体。通过`BEGIN_SHADER_PARAMETER_STRUCT`和`END_SHADER_PARAMETER_STRUCT`封装的结构体，开发者可以定义各种类型的参数，如纹理、采样器、读写视图等，提供了更灵活的数据管理能力。

Compute Shader还涉及到Uniform结构体的使用，通过`BEGIN_UNIFORM_BUFFER_STRUCT`和`END_UNIFORM_BUFFER_STRUCT`进行包覆，以管理全局可读写的数据。描述符（Descriptor）在D3D12中尤为重要，它作为GPU资源与渲染流水线之间的桥梁，用于描述资源信息，并为不同阶段创建不同的描述符以适应用途，如渲染目标视图（RTV）与着色器资源视图（SRV）

【UE5】使用PIX单步调试DX12环境下的Shader

在启用DX12 API后，如果使用RenderDoc截帧时选取像素点，可能会发现Debug按钮为灰暗，无法进行单步调试。此时，Microsoft的PIX可以在DX12环境中实现对单个像素的调试。请下载并运行PIX，并在启动编辑器前关闭RenderDoc插件。有两种截帧方式，推荐第二种方式，确保在Editor模式下鼠标聚焦于场景中，否则只会截取编辑器的绘制过程。截帧后，双击打开结果，点击红色标识开始分析。如果无法开始分析，请启用开发者模式。接下来点击提示，查看每个pass的绘制时间，并利用截帧结果进行性能分析。本文主要介绍如何利用PIX进行Shader的单步调试。

在Pipeline界面中，进入Debug界面后点击绿色播放按钮，即可进行Shader的单步调试。初次操作时，可能会弹出窗口要求修改注册表，选择Yes。重启电脑前，请确保保存截帧结果。完成流程后，即可实现Shader的单步调试。左下角视窗将显示单步运行后的变量结果，例如View等Uniform Buffer在Constants中查找。此外，也可以调试Compute Shader，设置调试左上角的ThreadID值，然后点击播放按钮进行对应线程的调试。

请注意，有时可能会遇到无法调试的情况，这时可以考虑回退至NVidia的驱动版本。理论上，通过PIX还可以查看GPU指令，但相关的DLL需以公司名义向NVIDIA申请获得。

【笔记】UE5 Shader 调试工具 - Microsoft PIX

为了有效调试使用DX12的着色器，开发者通常需要一个高效且可靠的工具，微软的PIX调试工具就是理想选择。与RenderDoc相比，PIX能提供更全面、准确的调试信息，包括：

• 强大的性能分析和回放功能
• 显示着色器符号，方便调试源代码
• 精确的渲染时间ratio值

在开始之前，请确保你的渲染引擎使用DX12 RHI（渲染硬件接口），这是成功使用PIX的基础。为避免插件冲突导致的崩溃，必须禁用RenderDoc插件，并确保PIX插件被正确配置。

在配置文件ConsoleVariables.ini中，调整Shader编译相关设置，为接入PIX打下良好的基础。

按下PrintScreen或F12进行截帧操作，观察系统提示以确认完成截图。在不同系统下，可能需要调整快捷键以避免与系统功能冲突。

通过PIX附着到Unreal的进程，并开启Analysis模式，确保进行开发者模式设置，以获取详尽的调试信息。

在打开的游戏或编辑器中，截帧后进行分析，选择需要调试的DrawCall和具体Shader资源，以深入了解渲染管线的工作过程。虽然深色主题的视觉体验很酷炫，但在读取代码时可能不够清晰，因此建议调整主题为更易读的白底配色。

请确保在编译设置中启用Shader符号信息，以获得额外的调试支持。当启用Shader符号信息时，确保编译选项中不包含不必要的优化标志。

目前，PIX不支持调试DX11或Vulkan，但这并不影响其在DX12上的强大与实用性。

最后，深入理解和应用DirectX 12管道中的关键概念（如Pipeline State、Root Signature、Input Assembler、Vertex Shader和Pixel Shader以及Output Merger），对优化和调试过程有重要影响。理解这些核心概念将帮助您在开发过程中更加得心应手。

要深入学习这些知识和工具，请参考微软官方文档和教程，如微软的GPU捕获、Pix下载指南、如何配置开发者设备以启用Pix、以及如何使用Pix提高在Xbox和Windows上的游戏质量等相关资料。

希望PIX为DirectX 12着色器调试提供的全面支持及其功能的优化过程，能够对您的开发旅程有所帮助。

[UE4/UE5][Shader] Shader的优化

在使用虚幻引擎（UE4/UE5）时，优化Shader是提升性能的关键步骤。可以从多个角度以直观方法理解Shader优化。

首先，使用虚幻的工具查看Shader性能表现，颜色越深的部分表示性能损耗越大。通过分析性能瓶颈，可以有针对性地进行优化。

减少指令数量是Shader优化的难点，通过简化Shader图和代码，可以有效降低执行指令并提升性能。

移除无用节点是另一种优化策略。在复杂的Shader中，通常存在许多不必要的效果，去掉这些无用节点有助于显著降低Shader的开销。

优化数学公式也能显著提升Shader性能。例如，可以将y=x^100替换为y=10*(x-0.5)，并利用clamp函数处理结果，以实现相似效果。

重构节点，尤其是学习并采用官方提供的节点，通常会提高Shader性能。因为官方节点经过优化，比自定义节点更高效。

使用vector4const优化Shader流水线，可以相关数据合并，减少数据传输，提高性能。

整合材质为一个材质，通过将粗糙度、镜面反射等信息打包到单张纹理中，简化Shader逻辑，减少资源加载和处理时间，从而提升整体性能。

UE渲染学习(4)ComputeShader

随着硬件的进步，GPGPU（通用并行计算）通过利用GPU的计算单元，为非图形应用提供强大的计算能力。Compute Shader（CS）作为实现这一目标的关键技术，在非图形应用和图形应用效果的实现中广泛使用，如消除和模糊。由于CS能够直接访问和修改GPU资源，其输出可以直接与渲染管线交互，避免数据从GPU传输到CPU的步骤。例如，可以通过CS预处理纹理，实现模糊效果，然后将模糊纹理作为Fragment Shader的输入。

相比传统图形流水线，CS渲染管线避免了Input Assembler、Tessellation、Rasterizer等单元的开销，减少了硬件资源的消耗。CS的核心概念是允许用户在GPU上执行数据并行算法，而无需进行绘制，大大提高了计算效率。

以AMD Vega 64显卡为例，其硬件结构由64个Compute unit组成。每个Compute unit内部包含4组SIMD-16单元，每组可以同时处理16个线程。线程组（Thread Group）的概念使多个线程可以协同工作，每个线程组在GPU上被单独执行，以充分利用多个流多处理器（SM）的计算能力。为了优化GPU使用，每个SM至少需要两个线程组（32个线程），以减少线程阻塞现象，提升并行效率。

在UE4中，CS的实现通过Shader结构体的声明与使用完成。通过`BEGIN_SHADER_PARAMETER_STRUCT`与`END_SHADER_PARAMETER_STRUCT`封装的结构体，开发者可以定义多种类型的参数，如纹理、采样器、读写视图等。这些不同的参数类型允许CS在着色器代码中嵌套结构，为数据管理提供更大灵活性。

CS还涉及到Uniform结构体的使用，通过`BEGIN_UNIFORM_BUFFER_STRUCT`与`END_UNIFORM_BUFFER_STRUCT`进行包覆，以管理全局可读写的数据。在D3D12中，描述符（Descriptor）的概念尤其重要，它作为GPU资源与渲染流水线之间的桥梁，描述资源信息，并在不同阶段为资源创建描述符，以适应不同用途，如渲染目标视图（RTV）与着色器资源视图（SRV）等。

综上所述，CS作为GPGPU编程的重要工具，结合硬件特性与UE4引擎的支持，为开发者提供了强大的计算能力与灵活性，适用于从非图形应用到图形效果实现的广泛领域。通过深入理解CS与相关技术，开发者可以更高效地利用GPU资源，实现复杂且高性能的计算任务。

UE5中的Compute Shader使用及详解

了解Compute Shader在UE5中的使用与实现，需从其核心概念与结构入手。

Compute Shader直接在GPU上执行代码，其旨在利用GPU的并行计算能力，并不局限于渲染流程，可用于各种并行计算任务。

其基本结构由线程组组成，线程是最小计算单元，线程组间无固定运算顺序，线程组内的线程可以并行计算，高效灵活。

在UE5中实现Compute Shader，可以通过自定义Global Shader完成，设定numthread参数以控制线程组数量。

实现过程中，需要调用Dispatch函数分配线程组，并在Shader中定义所需传入的buffer，通过蓝图提供函数入口，最终通过BlueprintAsyncActionBase类实现。

利用Compute Shader，开发者可以发挥GPU的并行计算优势，实现复杂计算任务，提高游戏性能与效果。