GLSL 计算着色器仅部分写入 Vulkan 中的缓冲区

Question

我创建了这个 GLSL 计算着色器并使用 "glslangValidator.exe" 编译了它。但是，它只会更新 "Particles[i].Velocity" 值，而不会更新任何其他值，这只会在某些情况下发生。我检查过使用 "RenderDoc".

发送的输入值是否正确

缓冲区使用标志位

VK_BUFFER_USAGE_VERTEX_BUFFER_BIT | VK_BUFFER_USAGE_STORAGE_BUFFER_BIT | VK_BUFFER_USAGE_TRANSFER_DST_BIT

和属性标志位

VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT | VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_COHERENT_BIT

GLSL 着色器

#version 450
#extension GL_ARB_separate_shader_objects : enable

struct Particle
{
  vec3 Position;
  vec3 Velocity;
  vec3 IPosition;
  vec3 IVelocity;

  float LifeTime;
  float ILifetime;
};

layout(binding = 0) buffer Source
{
   Particle Particles[ ];
};

layout(binding = 1) uniform UBO
{
  mat4 model;
  mat4 view;
  mat4 proj;
  float time;
};

vec3 Gravity = vec3(0.0f,-0.98f,0.0f);
float dampeningFactor = 0.5;

void main(){
  uint i = gl_GlobalInvocationID.x;
  if(Particles[i].LifeTime > 0.0f){
    Particles[i].Velocity = Particles[i].Velocity + Gravity * dampeningFactor * time;
    Particles[i].Position = Particles[i].Position + Particles[i].Velocity * time;
    Particles[i].LifeTime = Particles[i].LifeTime - time;
  }else{
    Particles[i].Velocity = Particles[i].IVelocity;
    Particles[i].Position = Particles[i].IPosition;
    Particles[i].LifeTime = Particles[i].ILifetime;
  }
}

描述符集布局绑定

        VkDescriptorSetLayoutBinding descriptorSetLayoutBindings[2] = {
            { 0, VK_DESCRIPTOR_TYPE_STORAGE_BUFFER, 1, VK_SHADER_STAGE_COMPUTE_BIT, 0 },
        { 1, VK_DESCRIPTOR_TYPE_UNIFORM_BUFFER, 1, VK_SHADER_STAGE_COMPUTE_BIT, 0 }
        };

命令调度

vkCmdDispatch(computeCommandBuffers, MAX_PARTICLES , 1, 1);

提交队列

            VkSubmitInfo cSubmitInfo = {};
            cSubmitInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SUBMIT_INFO;

            cSubmitInfo.commandBufferCount = 1;
            cSubmitInfo.pCommandBuffers = &computeCommandBuffers;

            if (vkQueueSubmit(computeQueue.getQueue(), 1, &cSubmitInfo, computeFence) != VK_SUCCESS) {
                throw std::runtime_error("failed to submit compute command buffer!");
            }

            vkWaitForFences(device.getDevice(), 1, &computeFence, VK_TRUE, UINT64_MAX);

更新：13/05/2017（添加了更多信息）

CPP 中的粒子结构定义

struct Particle {
    glm::vec3 location;
    glm::vec3 velocity;
    glm::vec3 initLocation;
    glm::vec3 initVelocity;

    float lifeTime;
    float initLifetime;
}

数据映射到存储缓冲区

            void* data;
            vkMapMemory(device.getDevice(), stagingBufferMemory, 0, bufferSize, 0, &data);
            memcpy(data, particles, (size_t)bufferSize);
            vkUnmapMemory(device.getDevice(), stagingBufferMemory);

            copyBuffer(stagingBuffer, computeBuffer, bufferSize);

复制缓冲区函数（来自 vulkan 的 Alexander Overvoorde-tutorial.com）

        void copyBuffer(VkBuffer srcBuffer, VkBuffer dstBuffer, VkDeviceSize size) {
            VkCommandBufferAllocateInfo allocInfo = {};
            allocInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_COMMAND_BUFFER_ALLOCATE_INFO;
            allocInfo.level = VK_COMMAND_BUFFER_LEVEL_PRIMARY;
            allocInfo.commandPool = commandPool.getCommandPool();
            allocInfo.commandBufferCount = 1;

            VkCommandBuffer commandBuffer;
            vkAllocateCommandBuffers(device.getDevice(), &allocInfo, &commandBuffer);

            VkCommandBufferBeginInfo beginInfo = {};
            beginInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_COMMAND_BUFFER_BEGIN_INFO;
            beginInfo.flags = VK_COMMAND_BUFFER_USAGE_ONE_TIME_SUBMIT_BIT;

            vkBeginCommandBuffer(commandBuffer, &beginInfo);

            VkBufferCopy copyRegion = {};
            copyRegion.size = size;
            vkCmdCopyBuffer(commandBuffer, srcBuffer, dstBuffer, 1, &copyRegion);

            vkEndCommandBuffer(commandBuffer);

            VkSubmitInfo submitInfo = {};
            submitInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SUBMIT_INFO;
            submitInfo.commandBufferCount = 1;
            submitInfo.pCommandBuffers = &commandBuffer;

            vkQueueSubmit(graphicsQueue.getQueue(), 1, &submitInfo, VK_NULL_HANDLE);
            vkQueueWaitIdle(graphicsQueue.getQueue());

            vkFreeCommandBuffers(device.getDevice(), commandPool.getCommandPool(), 1, &commandBuffer);

        }

Answer 1

看看这个 Whosebug 问题：

最终更正答案：

在你的例子中，你结构的最大成员是 vec3（浮点数的三元素向量）。 vec3 的基本对齐方式与 vec4 的对齐方式相同。所以你的数组元素的基本对齐等于 16 个字节。这意味着 您数组的每个元素都必须从 16.

的倍数的地址开始

但是对齐规则必须递归地应用于每个结构成员。 3 元素向量与 4 元素向量具有相同的对齐方式。这意味着：

Position 成员以与每个数组成员相同的对齐方式开始
Velocity、IPosition 和 IVelocity 成员必须在给定数组元素开始后的 16 字节的倍数处开始。
LifeTime 和 ILifeTime 成员具有 4 字节对齐。

因此您的结构的总大小（以字节为单位）等于：

Position - 16 字节（Position 本身占用 12 字节，但下一个成员有 16 字节对齐）
Velocity - 16 字节
IPosition - 16 字节
IVelocity + LifeTime - 16 字节
ILifeTime - 4 个字节

这给出了 68 个字节。因此，据我了解，您需要在结构末尾填充 12 个字节（数组元素之间额外 12 个字节），因为每个数组元素必须从 16 的倍数的地址开始。

因此第一个数组元素从绑定到存储缓冲区的内存的偏移量 0 开始。但是第二个数组元素必须从内存开始的偏移量 80 开始（大于 68 的 16 的最接近倍数）等等。

或者，正如@NicolBolas 评论的那样，为了让生活更轻松，只将所有内容打包到 vec4 成员中 ;-)。

虽然不完全正确但更好：

在你的例子中，你结构的最大成员是 vec3（浮点数的三元素向量）。因此，您的数组元素的基本对齐方式等于 12 个字节（对于 std430 布局中的结构数组，基本对齐方式不必四舍五入为 4 元素向量的 mach 对齐方式。< - 在这里我错了。我们不必对结构的基对齐进行舍入，但其成员的对齐是正常计算的，vec3 对齐与 vec4 对齐相同)。这意味着 Your array 的每个元素都必须从 12 的倍数的地址开始（不，在这种情况下它应该从 16 的倍数开始）。

但是对齐规则必须递归地应用于每个结构成员。 3 元素向量与 4 元素向量具有相同的对齐方式。这意味着：

Position 成员以与每个数组成员相同的对齐方式开始
Velocity、IPosition 和 IVelocity 成员必须在给定数组元素开始后的 16 字节的倍数处开始。
LifeTime 和 ILifeTime 成员具有 4 字节对齐。

因此您的结构的总大小（以字节为单位）等于：

Position - 16 字节（Position 本身占用 12 字节，但下一个成员有 16 字节对齐）
Velocity - 16 字节
IPosition - 16 字节
IVelocity + LifeTime - 16 字节
ILifeTime - 4 个字节

这给出了 68 个字节。因此，据我了解，您需要在结构末尾进行 4 字节填充（数组元素之间额外 4 字节），因为每个数组元素必须从 12 的倍数地址开始（同样，我们在这里需要 12 字节的填充，以便下一个数组元素从 16 的倍数开始，而不是 12).

因此第一个数组元素从绑定到存储缓冲区的内存的偏移量 0 开始。但是第二个数组元素必须从内存开始的偏移量 72 开始（大于 68 的 12 的最接近倍数）等等。

前一个错误答案：

在您的例子中，最大的成员是 vec3（浮点数的三元素向量）。它的对齐等于 12 个字节（在结构数组的情况下，我们不必将 3 元素向量的对齐舍入到 4 元素向量的 mach 对齐）。 Your struct 的大小（以字节为单位）等于 56。因此，据我了解，您需要在结构末尾填充 4 个字节（数组元素之间还有 4 个字节），因为每个数组元素必须从以下地址开始是 12 的倍数。

GLSL 计算着色器仅部分写入 Vulkan 中的缓冲区

GLSL Compute Shader only Partially writing onto Buffer in Vulkan

graphics

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