Compute Shader

Compute Shader是一種技術，是微軟DirectX 11 API新加入的特性，在Compute Shader的幫助下，程式設計師可直接將GPU作為並行處理器加以利用，GPU將不僅具有3D渲染能力，也具有其他的運算能力，也就是我們說的GPGPU的概念和物理加速運算。多執行緒處理技術使遊戲更好地利用系統的多個核心。

基本介紹

• 中文名：Compute Shader
• 隸屬：DirectX 11 API
• 性質：軟體
• 特徵：執行緒間數據通信

特徵介紹

Compute Shader主要特性包括執行緒間數據通信、一整套隨機訪問和流式I/O操作基本單元等，能加快和簡化圖像和後期處理效果等已有技術，也為DX11級硬體的新技術做好了準備，對於遊戲和應用程式開發有著很重大的意義。

在DirectX 11以及CS的幫助下，遊戲開發者便可以越過複雜的數據結構，並在這些數據結構中運行更多的通用算法。與其他完整的可程式的DX10和DX11管線階段一樣，CS將會共享一套物質資源（也就是著色處理器）。

在硬體支持Compute Shader之後，相應的硬體必須要比當代硬體更加靈活，因為在運行CS代碼的時候，硬體必須支持隨機讀寫、不規則列陣（而不是簡單的流體或者固定大小的2D列陣）、多重輸出、可根據程式設計師的需要直接調用個別或多個執行緒、32k大小的共享暫存空間和執行緒組管理系統、粒數據指令集、同步建構以及可執行無序IO運算的能力。

Compute Shader可發揮的地方很多，遊戲中可以使用GPU進行光線追蹤、A-Buffer採樣抗鋸齒、物理特效、人工智慧AI等遊戲特效運算。在遊戲之外，程式設計師也可以利用CS架構進行圖像處理、後期處理（Post Process）等。

Texture Compression（紋理壓縮）是一種和虛擬紋理類似的紋理管理方法，在很多情況下具有6倍以上壓縮比例的紋理壓縮都可以極其有效地減小紋理本身的大小，從而避免紋理傳輸和管理方面的瓶頸，並且可以獲得更加精細的畫面，由此看來其效率比虛擬紋理要高。

DirectX 11加入了兩種新的壓縮算法——BC6和BC7。其中，BC6是專門針對HDR圖像設計的壓縮算法，壓縮比為6：1；而BC7是專門為LDR（低動態範圍）圖像設計的壓縮算法，壓縮比為3：1。

　上圖則是BC7針對LDR紋理的壓縮與傳統的BC3紋理壓縮對比。可以看出傳統的BC3紋理壓縮損失了大量的紋理細節，壓縮之後的效果也很不好。而採用BC7算法壓縮後的紋理，丟失的細節很少，效果也非常好，這就是改進紋理壓縮的魅力。

BC7對LDR紋理壓縮與傳統的BC3紋理壓縮對比

　上圖展示的是圖像通過BC6壓縮模式進行壓縮的前後效果對比圖。其中左邊的圖像為原始圖像，中間的是在壓縮過程中損失的一些細節，而右邊的就是壓縮後的圖像。可以看出，從畫質上來看幾乎沒有損失（肉眼看不出），但是卻可以大幅度降低顯存的占用。

圖像通過BC6壓縮的前後效果對比圖