在GPU上进行流体模拟，将数据提供给客户端

Question

我想建立一个让用户绘制机翼轮廓的程序，然后对该轮廓周围的空气进行实时模拟。计算将在GPU上完成。

我为这个程序做了一个设计，你可以在这个丑陋的MS Paint绘图中看到：

着色器程序2使用纹理1，它是粒子网格，进行碰撞检测，并将其渲染到纹理2.然后程序1使用更新的网格，计算时间步长，并将其渲染为帧缓冲对象1中的纹理1。然后程序3将此纹理渲染到屏幕上。

我在将信息以不完全停止gpu的方式返回客户端的步骤中迷失了。我唯一想要回来的就是机翼上产生的升力。每当粒子与机翼碰撞时，它就会将动量传递给机翼。我需要一种方法来添加所有那些微小的动量，并在多个帧上计算机翼上的平均力。

Answer 1

我不相信这个问题非常适合该网站，因为它非常本地化，但仍然过于开放，但让我无论如何都要通过它，因为GPU加速流体模拟是我的高级项目，让我们面对它，这真的很有趣。

首先，我建议不要在OpenGL中完成所有这些操作，而是选择OpenCL。它是为一般计算而制作的，因此您可以更轻松地以合理的，特定于域的方式来回获取数据（例如，您不必考虑纹理以及所有特定于图形的爵士乐。

如果您使用OpenGL进行渲染并使用OpenCL进行计算，则可以share some of your buffers避免从上下文到另一个上下文的不必要副本。我将计算OpenCL缓冲区中的所有粒子位置，与OpenGL共享该缓冲区并使用geometry shader发出构成流体渲染的图形基元。

其次，您必须接受从GPU获取数据总是很昂贵。如果你可以避免在主机上需要它，那就这样做吧。否则，你几乎有两个选择：

1. 在长度为particle_count的OpenCL缓冲区中将每个粒子传输的动量写入机翼，将其读入主机内存，然后在CPU上求和。
2. 使用atomic_add在sizeof(force_type)大小的缓冲区中对GPU上的机翼上的力进行求和，并将其读入主机内存。

选项2可能比选项1更快，或者它可能会更慢，具体取决于从您拥有的粒子数量到图形驱动程序的大量因素，因此您需要进行实验和基准测试（通常是这样做GPGPU时你想做的事情。）

你在两种纹理之间交替的想法是一种非常好的洞察力。它可以让您避免与＆＃34;剪切相关的问题＆＃34;数据（一些粒子被更新但有些粒子不是）。您应该始终从单个缓冲区读取并写入另一个缓冲区。当然，这会花费你正在使用的VRAM的数量。

最后，如果您想了解我们在OpenCL中如何亲自完成此操作，请查看libclsph。请记住，它根本不是生产准备，碰撞系统是一个可怕的近似（充其量），它表明它是一个学生项目。它还面向图形和外部渲染器，因此我们将粒子写入文件，我们不会计算环境的力量。然而，它是一个很好的开始例子，说明如何在OpenCL中进行流体模拟。

如果您需要更多信息并祝您好运，请告诉我。有很多事情要考虑，但这是一个很酷的项目！