在游戏中充分利用可编程的GPU

在游戏中充分利用可编程的GPU2011-04-12 博客园 effulgent在文章开始之前，借此园地真诚向我最亲爱的咪宝道歉，我谨记自己严重的错误，以此为训，所有朋友作证，我将克己自重，痛改前非。我充分意识到GPU海量的吞吐和强悍的浮点计算能力，将极高提高程序性能，也能让充分发挥显卡的价值，GPU作为电脑上2个可编程的高性能芯片之一，长期以来都没得到普通程序员应有的重视，主要因为其编程麻烦，资料工具欠缺。这里我将叙述我的游戏编程中尽可能多的使用GPU做事的一些经验，主要是想表达一种合理使用计算机资源的一种思想吧。

我对DX10和SM3.0都不熟悉，所以更有用的GS数据输出，甚至于更强大的CUDA都不在本文叙述范围之内，这里更多讨论SM2.0和DX9，相信大部分朋友都应该具备实践的条件。专业的 GPGPU都利用科学计算作为实例，我觉得不妥，还是简单点好，在这里我说说如何将公告板的所有几何计算都放到GPU里去。

公告板对于图形程序员都再熟悉不过，就是让几何体（通常是四边形）总是面对相机，其实就是一个旋转过程，最简单的就是雪花，草丛等等，在这里我要讲一个稍微复杂点的例子，比如魔兽中的锁链魔法，或者天空中的分形闪电，其实这些都是链接在2个点之间的一条或多条几何体面片，一段可能是一个四边形，也可能是多个四边形，如下图：

如果一段不是一个面片就用不着旋转了，所以我们主要说上面那种情况。法师对一个或多个目标发送带链接的魔法，其实就是在目标之间生成链接的面片，并且面片上进行相关的纹理动画，当目标之间方位不断改变时还要进行几何变换等操作。原理很简单，就是让所有面片都能面对观众，这样在特定方向观看时才不会有严重失真的表现，我们主要看如何把所有计算都塞到GPU中去。

首先我们必须在CPU中生成所有需要的顶点，因为没有GS的GPU不能生成顶点。比如我们要从A点生成一条几何条带到B点，我们生成8个中间点，共10个点。通过相邻的2个点，我们可以求出2个点的中间点，P_mid= （P_i + P_i+1） / 2，我们为第一个段生成4个顶点，后续的段因为共用前一个段的后2个顶点，所以后面的每段只需要2个顶点，每个顶点的几何坐标设置为本段的中间点坐标P_mid，这样每个段的顶点都是窝在一起的，我们需要在VS里将其扩展成四边形，但我们需要信息，当前顶点该如何扩展，如下图：