UE4中快速實現簡單GPU流體模擬

遊戲領域在渲染方面一直是跟著電影行業走的，影視行業使用的離線渲染器不僅僅能在光照方面完爆遊戲行業，VFX更是讓遊戲行業望塵莫及。雖然他的缺點是不能實時跑在個人消費者PC上，但是作為對圖形方面有愛好的人，河對岸的彼岸花總是讓人心馳嚮往。隨著硬體的不斷發展，消費者電腦越來越強，使得一些學術界的研究成果在做一定妥協的情況下，可以達到實時渲染模擬。

由於GPU的特性，使得我們可以很好的利用其強大的並行性做一些物理相關的模擬。在GPU GEM[1]中，就有一篇文章描述了如何使用GPU達到一個簡單的理想流體模型，由於UE4有比較方便的材質編輯器和可視化腳本編輯器，所以我嘗試著只用BP和Material而不寫一行代碼，來完成這個測試,

模擬的步驟主要分為：

演算法在引用中有，不再累述，主要談談UE4中實現的思路：

可以看到這個演算法其實需要多pass，而虛幻中的材質編輯器中所有的材質都是單pass執行的，這一點不像是其他使用fx格式的shader文件可以直接寫多pass標記，但是這不代表虛幻不能很簡單的做這種效果。在虛幻3中，可能需要寫代碼，但是在虛幻4中官方寫了很多BP節點，其中就有DrawMaterial，所以在邏輯中我們線性的調用多次DrawMaterial就可以實現多pass渲染了。

另外由於使用的是RenderTarget做多pass渲染，RT的設置有時需要調整下，默認是：

因為paper中的演算法把貼圖的每個像素點當作一個Grid，為了數值精確，自然不希望被插值採樣，所以為了使用點採樣，調整為：

另外需要注意的是，如果希望使用4通道，那麼貼圖格式必須是：

關於使用連線式編輯器的一些小tip：說是用GPU，其實就是用shader。很多人一開始學shader，總覺得必須寫代碼，才能學到東西，才酷炫，其實過了初學期，材質編輯器這種「美術友好」的東西對程序員來說也一樣舒服：

這是我用到的材質中最複雜的連線中的一個，可以看到，組織合理，布局科學的話，材質編輯器絕大多數時候並不會變成毛線球。BP同理，另外我發現用Sequence在BP里組織代碼比較適用於連線太長不好看邏輯的情況，比如：

使用Sequence後：

這樣可以把很長的拓撲結構往縱向發展，適當縮短線的長度，也可以較好理解邏輯執行順序。

另外在不可避免連線很亂時候，可以適當封裝邏輯，這樣下層邏輯在BP里就只是一個大方塊：

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[1]Chapter 38. Fast Fluid Dynamics Simulation on the GPU