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## 前言
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>RDG = Rendering Dependency Graph
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RDG主要包含两个重要组件，一个是FRDGBuilder，负责构建Render graph的资源及添加pass等，构建RenderGraph。另一个是FRDGResource，RenderGraph的资源类，所有资源都由它派生。
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官方入门ppt:https://epicgames.ent.box.com/s/ul1h44ozs0t2850ug0hrohlzm53kxwrz
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因为加载速度较慢，所以我搬运到了有道云笔记：http://note.youdao.com/noteshare?id=a7e2856ad141f44f6b48db6e95419920&sub=E5276AAD6DAA40409586C0552B8E163A
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另外我还推荐看：
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https://papalqi.cn/index.php/2020/01/21/rendering-dependency-graph/
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https://zhuanlan.zhihu.com/p/101149903
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**本文也将引用上文中的若干内容。**
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**注意**：
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1. 本文为了便于理解，把诸如typedef FShaderDrawSymbols SHADER;这种类型别名都改成原本的类型名了。
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2. 本文属于本人边学边写的学习笔记，不可避免地会有错误。如有发现还请指出，尽请见谅。
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## 推荐用于学习的代码
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PostProcessTestImage.cpp
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GpuDebugRendering.cpp
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- ShaderPrint.cpp 具体实现
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- ShaderPrint.h 绘制函数声明
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- ShaderPrintParameters.h 渲染变量与资源声明
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本人推荐这个ShaderPrint，简单的同时又可以进行扩展以此实现更多debug方式。本文中没有说明出处的代码默认来自于ShaderPrint中。
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## 相关头文件
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你可以查看RenderGraph.h查看官方对于RDG系统的介绍。
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- #include "RenderGraphDefinitions.h"
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- #include "RenderGraphResources.h"
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- #include "RenderGraphPass.h"
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- #include "RenderGraphBuilder.h"
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- #include "RenderGraphUtils.h"
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- #include "ShaderParameterStruct.h"
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- #include "ShaderParameterMacros.h"
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## 资源声明与绑定
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### Struct的字节对齐问题
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在声明Struct时需要注意一下字节对齐的问题。这里我引用一段papalqi博客中的文章：
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>当然在设置中我们可能还需要注意一些简单的问题。由于unreal 采用16字节自动对齐的原则，所以在编写代码时，我们实际上对任何成员的顺序是需要注意的。例如下图中的顺序调整。宏系统的另一个特性是着色器数据的自动对齐。Unreal引擎使用与平台无关的数据对齐规则来实现着色器的可移植性。
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主要规则是，每个成员都是按照其大小的下一个幂进行对齐的，但前提是大于4个字节。例如：
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- 指针是8字节对齐的（即使在32位平台上也是如此）；
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- 浮点、uint32、int32是四字节对齐的；
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- FVector2D，FIntPoint是8字节对齐的；
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- FVector和FVector 4是16字节对齐的。
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>作者(Author)：papalqi 链接(URL)：https://papalqi.cn/index.php/2020/01/21/rendering-dependency-graph/
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**所以我们需要根据位宽对变量与资源进行排序:**
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进行手动位宽对齐，以减少额外的内存与带宽占用。
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### 资源的初始化与绑定
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其中资源分为使用RDG托管与非托管的。下面是ShaderPrint的部分代码：
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// Initialize graph managed resources
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// Symbols buffer contains Count + 1 elements. The first element is only used as a counter.
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FRDGBufferRef SymbolBuffer = GraphBuilder.CreateBuffer(FRDGBufferDesc::CreateStructuredDesc(sizeof(ShaderPrintItem), GetMaxSymbolCount() + 1), TEXT("ShaderPrintSymbolBuffer"));
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FRDGBufferRef IndirectDispatchArgsBuffer = GraphBuilder.CreateBuffer(FRDGBufferDesc::CreateIndirectDesc(4), TEXT("ShaderPrintIndirectDispatchArgs"));
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FRDGBufferRef IndirectDrawArgsBuffer = GraphBuilder.CreateBuffer(FRDGBufferDesc::CreateIndirectDesc(5), TEXT("ShaderPrintIndirectDrawArgs"));
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// Non graph managed resources
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FUniformBufferRef UniformBuffer = CreateUniformBuffer(View);
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FShaderResourceViewRHIRef ValuesBuffer = View.ShaderPrintValueBuffer.SRV;
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FTextureRHIRef FontTexture = GEngine->MiniFontTexture != nullptr ? GEngine->MiniFontTexture->Resource->TextureRHI : GSystemTextures.BlackDummy->GetRenderTargetItem().ShaderResourceTexture;;
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**使用RDG托管的资源**会使用GraphBuilder.CreateBuffer()创建一个FRDGBufferDesc，在之后会使用GraphBuilder.CreateUAV()、CreateSRV()、CreateTexture()创建具体资源时，作为第一个形参。
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**不使用RDG托管的资源**都只需要定义、计算后直接绑定即可，Uniform的创建请见下文。
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FShaderBuildIndirectDispatchArgsCS::FParameters* PassParameters = GraphBuilder.AllocParameters<FShaderBuildIndirectDispatchArgsCS::FParameters>();
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PassParameters->UniformBufferParameters = UniformBuffer;
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PassParameters->ValuesBuffer = ValuesBuffer;
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PassParameters->RWSymbolsBuffer = GraphBuilder.CreateUAV(SymbolBuffer, EPixelFormat::PF_R32_UINT);
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PassParameters->RWIndirectDispatchArgsBuffer = GraphBuilder.CreateUAV(IndirectDispatchArgsBuffer, EPixelFormat::PF_R32_UINT);
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GpuDebugRendering.cpp中的代码，可以看得出是直接绑定的。
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//bIsBehindDepth是一个之前设置的bool变量
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ShaderDrawVSPSParameters* PassParameters = GraphBuilder.AllocParameters<ShaderDrawVSPSParameters>();
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PassParameters->ShaderDrawPSParameters.ColorScale = bIsBehindDepth ? 0.4f : 1.0f;
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### 声明资源宏
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这里介绍几种常用的。这些宏位于Runtime\RenderCore\Public\ShaderParameterMacros.h中。另外还有一组RDG版本的宏，这些宏声明的资源需要先使用 GraphBuilder.CreateBuffer()初始化资源后，再调用对应GraphBuilder.CreateXXXX()完成创建，。这个头文件中还包含了若干案例代码，为了文章的简洁性这里就不贴了。
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#### 常规变量
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```c++
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SHADER_PARAMETER(float, MyScalar)
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SHADER_PARAMETER(FMatrix, MyMatrix)
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SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER(Buffer<float4>, MyBuffer)
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```
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#### 结构体
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在ShaderPrint中，全局的结构体的声明都写在头文件中。在自己定义的GlobalShader调用`SHADER_PARAMETER_STRUCT_REF(FMyNestedStruct, MyStruct)`来设置全局结构体的指针进行引用。使用结构体的Shader需要使用`SHADER_USE_PARAMETER_STRUCT(FMyShaderClassCS, FGlobalShader);`进行标记。
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```c++
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//声明一个全局的结构体变量
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EGIN_GLOBAL_SHADER_PARAMETER_STRUCT(FMyParameterStruct, RENDERER_API)
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END_GLOBAL_SHADER_PARAMETER_STRUCT()
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IMPLEMENT_GLOBAL_SHADER_PARAMETER_STRUCT(FMyParameterStruct, "MyShaderBindingName");
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```
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```c++
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//声明一个全局结构体的引用
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BEGIN_GLOBAL_SHADER_PARAMETER_STRUCT(FGlobalViewParameters,)
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SHADER_PARAMETER(FVector4, ViewSizeAndInvSize)
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// ...
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END_GLOBAL_SHADER_PARAMETER_STRUCT()
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BEGIN_SHADER_PARAMETER_STRUCT(FOtherStruct)
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SHADER_PARAMETER_STRUCT_REF(FMyNestedStruct, MyStruct)
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END_SHADER_PARAMETER_STRUCT()
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```
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```c++
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//为使用结构化着色器参数API的着色器类打上标签。
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class FMyShaderClassCS : public FGlobalShader
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{
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DECLARE_GLOBAL_SHADER(FMyShaderClassCS);
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SHADER_USE_PARAMETER_STRUCT(FMyShaderClassCS, FGlobalShader);
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BEGIN_SHADER_PARAMETER_STRUCT(FParameters)
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SHADER_PARAMETER(FMatrix, ViewToClip)
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//...
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END_SHADER_PARAMETER_STRUCT()
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};
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```
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#### 数组
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```c++
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SHADER_PARAMETER_ARRAY(float, MyScalarArray, [8])
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SHADER_PARAMETER_ARRAY(FMatrix, MyMatrixArray, [2])
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SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_ARRAY(Buffer<float4>, MyArrayOfBuffers, [4])
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#### Texture
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```c++
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SHADER_PARAMETER_TEXTURE(Texture2D, MyTexture)
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SHADER_PARAMETER_TEXTURE_ARRAY(Texture2D, MyArrayOfTextures, [8])
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```
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#### SRV
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```c++
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SHADER_PARAMETER_SRV(Texture2D, MySRV)
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SHADER_PARAMETER_SRV_ARRAY(Texture2D, MyArrayOfSRVs, [8])
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SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_SRV(Buffer<float4>, MySRV)
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SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_SRV_ARRAY(Buffer<float4>, MyArrayOfSRVs, [4])
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#### UAV
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```c++
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SHADER_PARAMETER_UAV(Texture2D, MyUAV)
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SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_UAV(RWBuffer<float4>, MyUAV)
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SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_UAV_ARRAY(RWBuffer<float4>, MyArrayOfUAVs, [4])
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```
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#### Sampler
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```c++
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SHADER_PARAMETER_SAMPLER(SamplerState, MySampler)
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|
SHADER_PARAMETER_SAMPLER_ARRAY(SamplerState, MyArrayOfSamplers, [8])
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```
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#### 不太懂是干什么的
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```c++
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//Adds a render graph tracked buffer upload.
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//Example:
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SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_UPLOAD(Buffer<float4>, MyBuffer)
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```c++
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BEGIN_SHADER_PARAMETER_STRUCT(ShaderDrawVSPSParameters, )
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SHADER_PARAMETER_STRUCT_INCLUDE(FShaderDrawDebugVS::FParameters, ShaderDrawVSParameters)
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SHADER_PARAMETER_STRUCT_INCLUDE(FShaderDrawDebugPS::FParameters, ShaderDrawPSParameters)
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END_SHADER_PARAMETER_STRUCT()
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## 设置变量
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首先我们要了解清楚给一个Pass设置变量的步骤：
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>当增加一个RGPass它必须带有Shader参数，可以是任何Shader参数比如UnifromBuffer，Texture等。且参数使用" GraphBuilder.AllocaParameter "来分配保留所有参数的结构体，因为Lambda执行被延迟确保了正确的生命周期。参数采用宏的形式来声明。且参数结构体的声明最好的方法是内联，直接在每个Pass的ShaderClass内声明好结构。
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>首先得在Shader里使用宏SHADER_USE_PARAMETERSTRUCT(FYouShader, ShaderType)设置Shader需要使用Prameter。然后需要实现一个FParameter的宏包裹的结构体里面声明该Pass需要用到的所有参数，参数基本上都是靠新的RDG系列宏来声明。需要注意一点的是对于UnifromBuffer需要使用StructRef来引用一层，可以理解为Parameter结构体里面还有一个结构体。
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```c++
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FShaderDrawSymbols::FParameters* PassParameters = GraphBuilder.AllocParameters<FShaderDrawSymbols::FParameters>();
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PassParameters->RenderTargets[0] = FRenderTargetBinding(OutputTexture, ERenderTargetLoadAction::ENoAction);
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PassParameters->UniformBufferParameters = UniformBuffer;
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PassParameters->MiniFontTexture = FontTexture;
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PassParameters->SymbolsBuffer = GraphBuilder.CreateSRV(SymbolBuffer);
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PassParameters->IndirectDrawArgsBuffer = IndirectDrawArgsBuffer;
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对于代码中UniformBuffer变量，ShaderPrint是这么设置的：
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FUniformBufferRef UniformBuffer = CreateUniformBuffer(View);
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typedef TUniformBufferRef<FUniformBufferParameters> FUniformBufferRef;
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// Fill the uniform buffer parameters
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void SetUniformBufferParameters(FViewInfo const& View, FUniformBufferParameters& OutParameters)
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{
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const float FontWidth = (float)FMath::Max(CVarFontSize.GetValueOnRenderThread(), 1) / (float)FMath::Max(View.UnconstrainedViewRect.Size().X, 1);
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const float FontHeight = (float)FMath::Max(CVarFontSize.GetValueOnRenderThread(), 1) / (float)FMath::Max(View.UnconstrainedViewRect.Size().Y, 1);
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const float SpaceWidth = (float)FMath::Max(CVarFontSpacingX.GetValueOnRenderThread(), 1) / (float)FMath::Max(View.UnconstrainedViewRect.Size().X, 1);
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const float SpaceHeight = (float)FMath::Max(CVarFontSpacingY.GetValueOnRenderThread(), 1) / (float)FMath::Max(View.UnconstrainedViewRect.Size().Y, 1);
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OutParameters.FontSize = FVector4(FontWidth, FontHeight, SpaceWidth + FontWidth, SpaceHeight + FontHeight);
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OutParameters.MaxValueCount = GetMaxValueCount();
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OutParameters.MaxSymbolCount = GetMaxSymbolCount();
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}
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// Return a uniform buffer with values filled and with single frame lifetime
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FUniformBufferRef CreateUniformBuffer(FViewInfo const& View)
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{
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FUniformBufferParameters Parameters;
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SetUniformBufferParameters(View, Parameters);
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return FUniformBufferRef::CreateUniformBufferImmediate(Parameters, UniformBuffer_SingleFrame);
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}
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看得出创建步骤为：
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1. 创建之前使用宏声明的结构体的对象。
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2. 对结构体中变量进行赋值。
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3. 包一层TUniformBufferRef，并使用CreateUniformBufferImmediate返回FUniformBufferRef。
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4. 绘制函数中，对对应命名空间FParameters结构体进行资源绑定。
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可以看得出对于Uniform中的普通变量是直接设置的。
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### 创建Buffer
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调用GraphBuilder.CreateBuffer()即可创建缓存，返回一个FRDGBufferRef对象。但CreateBuffer()的第一个形参中FRDGBufferDesc可以使用Desc有好几种：CreateIndirectDesc、CreateStructuredDesc、CreateBufferDesc。其中CreateIndirectDesc应该是与RDG的IndirectDraw/Dispatch机制有关。对于结构体可以使用CreateStructuredDesc（声明资源时用StructuredBuffer与RWStructuredBuffer宏）。使用CreateBufferDesc需要手动计算占用空间与元素个数。代码大致如下：
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GraphBuilder.CreateBuffer(FRDGBufferDesc::CreateIndirectDesc(4), TEXT("BurleyIndirectDispatchArgs"));
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GraphBuilder.CreateBuffer(FRDGBufferDesc::CreateStructuredDesc(sizeof(ShaderDrawDebugElement), GetMaxShaderDrawElementCount()), TEXT("ShaderDrawDataBuffer"));
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GraphBuilder.CreateBuffer(FRDGBufferDesc::CreateBufferDesc(sizeof(uint32), 1), TEXT("HairDebugSampleCounter"));
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```
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### 绑定SRV与UAV
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使用SRV/UAV宏后，其对应的Buffer需要使用GraphBuilder.CreateSRV/GraphBuilder.CreateUAV进行绑定。注意这里分为Buffer_UAV与Texture_UAV：
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**Buffer_UAV**:在创建Buffer后再调用CreateUAV
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//HairStrandsClusters.cpp中的代码
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FRDGBufferRef GlobalRadiusScaleBuffer = GraphBuilder.CreateBuffer(FRDGBufferDesc::CreateBufferDesc(sizeof(float), ClusterData.ClusterCount), TEXT("HairGlobalRadiusScaleBuffer"));
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Parameters->GlobalRadiusScaleBuffer = GraphBuilder.CreateUAV(GlobalRadiusScaleBuffer, PF_R32_FLOAT);
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**使用Texture2D来绑定SRV与UAV。**
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### 绑定RenderTarget
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如需使用RenderTarget，只要在FParameter结构体声明中加一行RENDER_TARGET_BINDING_SLOTS()即可。
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之后就可以进行RT的绑定。
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**绑定储存颜色数据的RT**
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颜色数据RT绑定时需要注意数组下标号。
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**绑定深度模板缓存**
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FParameter中的RenderTarget对象为FShadowMapRenderTargets类，其地址与类内的容器变量ColorTargets一样，所以可以使用这个写法。
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class FShadowMapRenderTargets
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{
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public:
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TArray<IPooledRenderTarget*, SceneRenderingAllocator> ColorTargets;
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IPooledRenderTarget* DepthTarget;
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}
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### 绑定非当前GraphPass的资源
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>需要注意的是一个GraphPass内的资源有可能不是由Graph创建的，这个时候就需要使用GraphBuilder.RegisterExternalBuffer/Texture来把某个PoolRT或者RHIBuffer转成RDGResource才能使用。同样的吧一个RDGResource转成PoolRT或者RHIBuffer的方法则是GraphBuilder.QueueExternalBuffer/Texture，感觉这两对更适合叫ImportResource和ExportResource。如下图。
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>Check out GRenderTargetPool.CreateUntrackedElement()to get a TRefCountPtr<IPooledRenderTarget>if need to register a different from RHI resource (for instance the very old FRenderTarget)
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## AddPass
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>GraphBuilder.AddPass()主要用来配置管线状态用于延迟执行。比如使用 FGraphicsPipelineStateInitializer对象来配置PSO，并调用RHI的API来进行绘制。或者使用SetComputeSahder()来DispatchCompute。注意此时还不会实际执行绘制而是在所有AddPass完成后调用GraphBuilder.Execute()才实际执行。而且更主要的是SetShaderParameters()也是在这儿做，这个函数是UE封装的，因为我们的一个Pass只能有一个AllocParameter所以这个东西里面是塞了UnifromBuffer SRV UAV等等各种东西。在以前的流程里面是自己再Shader里封装Shader.SetSRV/UAV/Unifrom等等的函数，而现在则只需要吧所有参数塞一起并在GraphPass内设置即可。RDG会自动检测参数的每一个成员和类型自动SetUAV/SRV/Unifrom。
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```
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GraphBuilder.AddPass(
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RDG_EVENT_NAME("DrawSymbols"),
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PassParameters,
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ERDGPassFlags::Raster,
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[VertexShader, PixelShader, PassParameters](FRHICommandListImmediate& RHICmdListImmediate)
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FGraphicsPipelineStateInitializer GraphicsPSOInit;
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RHICmdListImmediate.ApplyCachedRenderTargets(GraphicsPSOInit);
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GraphicsPSOInit.DepthStencilState = TStaticDepthStencilState<false, CF_Always>::GetRHI();
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GraphicsPSOInit.BlendState = TStaticBlendState<CW_RGBA, BO_Add, BF_One, BF_InverseSourceAlpha, BO_Add, BF_Zero, BF_One>::GetRHI();
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GraphicsPSOInit.RasterizerState = TStaticRasterizerState<>::GetRHI();
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GraphicsPSOInit.PrimitiveType = PT_TriangleList;
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GraphicsPSOInit.BoundShaderState.VertexDeclarationRHI = GetVertexDeclarationFVector4();
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GraphicsPSOInit.BoundShaderState.VertexShaderRHI = VertexShader.GetVertexShader();
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GraphicsPSOInit.BoundShaderState.PixelShaderRHI = PixelShader.GetPixelShader();
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SetGraphicsPipelineState(RHICmdListImmediate, GraphicsPSOInit);
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SetShaderParameters(RHICmdListImmediate, VertexShader, VertexShader.GetVertexShader(), *PassParameters);
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SetShaderParameters(RHICmdListImmediate, PixelShader, PixelShader.GetPixelShader(), *PassParameters);
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RHICmdListImmediate.DrawIndexedPrimitiveIndirect(GTwoTrianglesIndexBuffer.IndexBufferRHI, PassParameters->IndirectDrawArgsBuffer->GetIndirectRHICallBuffer(), 0);
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});
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```
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