El Projecte | Sobre nosaltres | Contribuir | Donacions | Llicència
HOME Els meus cursos Finalitzats
◄ Anterior
◄

Shaders de Càlcul

Següent ►
►

Els shaders de càlcul (compute shaders) són una característica poderosa d'OpenGL que permet realitzar càlculs generals en la GPU, més enllà de les operacions de gràfics tradicionals. Aquests shaders poden ser utilitzats per a una àmplia varietat de tasques, com ara simulacions físiques, processament d'imatges, i molt més.

Què és un Shader de Càlcul?

Un shader de càlcul és un programa que s'executa en la GPU i que no està restringit a les operacions de gràfics. A diferència dels shaders de vèrtex o de fragment, els shaders de càlcul poden accedir a la memòria global de la GPU i realitzar operacions de lectura i escriptura en aquesta memòria.

Característiques Clau:

  • Execució Paral·lela: Els shaders de càlcul s'executen en paral·lel en múltiples nuclis de la GPU.
  • Accés a Memòria Global: Poden llegir i escriure en la memòria global de la GPU.
  • Flexibilitat: No estan limitats a les operacions de gràfics i poden ser utilitzats per a qualsevol tipus de càlcul.

Configuració del Shader de Càlcul

  1. Escriure el Shader de Càlcul

Els shaders de càlcul es defineixen en GLSL (OpenGL Shading Language). A continuació es mostra un exemple bàsic d'un shader de càlcul que suma dos vectors:

#version 430

layout(local_size_x = 1, local_size_y = 1, local_size_z = 1) in;

layout(std430, binding = 0) buffer InputA {
    float A[];
};

layout(std430, binding = 1) buffer InputB {
    float B[];
};

layout(std430, binding = 2) buffer Output {
    float C[];
};

void main() {
    uint id = gl_GlobalInvocationID.x;
    C[id] = A[id] + B[id];
}

  1. Compilar i Enllaçar el Shader

Després d'escriure el shader, cal compilar-lo i enllaçar-lo en el programa d'OpenGL:

GLuint computeShader = glCreateShader(GL_COMPUTE_SHADER);
glShaderSource(computeShader, 1, &computeShaderSource, nullptr);
glCompileShader(computeShader);

// Verificar la compilació
GLint success;
glGetShaderiv(computeShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
if (!success) {
    // Manejar l'error de compilació
}

GLuint program = glCreateProgram();
glAttachShader(program, computeShader);
glLinkProgram(program);

// Verificar l'enllaç
glGetProgramiv(program, GL_LINK_STATUS, &success);
if (!success) {
    // Manejar l'error d'enllaç
}

  1. Configurar i Executar el Shader

Un cop el shader està enllaçat, cal configurar els buffers i executar el shader:

// Crear i inicialitzar els buffers
GLuint bufferA, bufferB, bufferC;
glGenBuffers(1, &bufferA);
glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, bufferA);
glBufferData(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, sizeof(float) * dataSize, dataA, GL_STATIC_DRAW);

glGenBuffers(1, &bufferB);
glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, bufferB);
glBufferData(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, sizeof(float) * dataSize, dataB, GL_STATIC_DRAW);

glGenBuffers(1, &bufferC);
glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, bufferC);
glBufferData(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, sizeof(float) * dataSize, nullptr, GL_STATIC_DRAW);

// Enllaçar els buffers
glBindBufferBase(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 0, bufferA);
glBindBufferBase(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 1, bufferB);
glBindBufferBase(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 2, bufferC);

// Executar el shader de càlcul
glUseProgram(program);
glDispatchCompute(dataSize, 1, 1);
glMemoryBarrier(GL_SHADER_STORAGE_BARRIER_BIT);

// Llegir els resultats
glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, bufferC);
float* result = (float*)glMapBufferRange(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 0, sizeof(float) * dataSize, GL_MAP_READ_BIT);

Exercici Pràctic

Objectiu:

Implementar un shader de càlcul que multipliqui dos vectors.

Passos:

  1. Escriure el shader de càlcul per multiplicar dos vectors.
  2. Compilar i enllaçar el shader.
  3. Configurar els buffers d'entrada i sortida.
  4. Executar el shader i llegir els resultats.

Solució:

Shader de Càlcul (GLSL):

#version 430

layout(local_size_x = 1, local_size_y = 1, local_size_z = 1) in;

layout(std430, binding = 0) buffer InputA {
    float A[];
};

layout(std430, binding = 1) buffer InputB {
    float B[];
};

layout(std430, binding = 2) buffer Output {
    float C[];
};

void main() {
    uint id = gl_GlobalInvocationID.x;
    C[id] = A[id] * B[id];
}

Codi C++:

// Similar al codi anterior, només canviant l'operació en el shader de càlcul

// Crear i inicialitzar els buffers
GLuint bufferA, bufferB, bufferC;
glGenBuffers(1, &bufferA);
glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, bufferA);
glBufferData(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, sizeof(float) * dataSize, dataA, GL_STATIC_DRAW);

glGenBuffers(1, &bufferB);
glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, bufferB);
glBufferData(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, sizeof(float) * dataSize, dataB, GL_STATIC_DRAW);

glGenBuffers(1, &bufferC);
glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, bufferC);
glBufferData(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, sizeof(float) * dataSize, nullptr, GL_STATIC_DRAW);

// Enllaçar els buffers
glBindBufferBase(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 0, bufferA);
glBindBufferBase(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 1, bufferB);
glBindBufferBase(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 2, bufferC);

// Executar el shader de càlcul
glUseProgram(program);
glDispatchCompute(dataSize, 1, 1);
glMemoryBarrier(GL_SHADER_STORAGE_BARRIER_BIT);

// Llegir els resultats
glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, bufferC);
float* result = (float*)glMapBufferRange(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 0, sizeof(float) * dataSize, GL_MAP_READ_BIT);

Errors Comuns i Consells

Errors Comuns:

  • No verificar els errors de compilació i enllaç: Sempre verifica els errors de compilació i enllaç dels shaders.
  • No establir les barreres de memòria: Després d'executar un shader de càlcul, assegura't d'establir les barreres de memòria adequades per garantir la coherència de les dades.
  • No enllaçar correctament els buffers: Assegura't que els buffers estan correctament enllaçats abans d'executar el shader.

Consells:

  • Utilitza glGetError per depurar: Utilitza glGetError per detectar i depurar errors d'OpenGL.
  • Experimenta amb local_size_x, local_size_y, local_size_z: Ajusta aquests valors per optimitzar el rendiment del shader de càlcul.

Conclusió

Els shaders de càlcul són una eina poderosa per realitzar càlculs generals en la GPU. Amb la seva capacitat d'executar operacions en paral·lel i accedir a la memòria global, poden ser utilitzats per a una àmplia varietat de tasques. En aquest tema, hem après a escriure, compilar, enllaçar i executar un shader de càlcul bàsic, així com a evitar errors comuns i optimitzar el rendiment.

◄ Anterior
◄
Següent ►
►
El Projecte | Sobre nosaltres | Contribuir | Donacions | Llicència
© Copyright 2024. Tots els drets reservats