Cuda + OpenGL：如何显示数组的元素

Question

假设一个数据数组

int data[256][256][256];

包含值 0 和 1。 该数据将被复制到设备内存（展平）并由 cuda 内核处理，将某些值从 0 更改为 1，反之亦然。 我怎样才能以这种方式显示数据

if data[x]][y][z]==1
{
//a point of size 1 will be displayed in (x,y,z) coords
}

无需将该数组复制回主机内存。我想直接从设备（gpu）内存中完成。 一个简单的例子会很有帮助。

Answer 1

想到的第一种方法是首先使用简单的流压缩技术，从流中消除所有 0 值。由于您已经将数据采用了概念上的布尔格式，因此这相当于这些值的 scan/prefix-sum，以便之后每个数组元素存储其前面元素的数量。然后，您使用这些计算的偏移量将数组元素重新定位到新缓冲区（有效地连续存储所有 1 项），但不是仅复制（现在不相关的）偏移量，而是存储 3D 位置（可以从旧数组索引轻松计算） )。

然后，您拥有的是缓冲区中的 3D 点的简单列表，您可以使用 OpenGL 轻松绘制，无需任何副本到主机。如果您将最终的 1 点数（扫描的副产品）写入额外的缓冲区，您甚至可以使用 间接渲染，甚至不需要从主机，因此可以在没有任何回读的情况下绘制整个内容。

这些只是关于这可能如何工作的一些一般想法，如果您不知道我在说什么，请随时在 Google 上搜索各个关键字。如果您不知道如何使用 OpenGL 绘制任何东西，则需要先熟悉 OpenGL 或 Direct3D，然后才能从 GPU 绘制任何东西（CUDA 不会为您做这件事）。

---

编辑：嗯，有一种方法可以在 CUDA 中绘制整个东西。如果它真的只是一堆点并且你不需要任何复杂的光栅化，你也可以像 OpenGL 那样简单地将这些点从 3D 转换为 2D（OpenGL 也不是魔法，只是一堆 CUDA 内核和一些小的之间的专用硬件位）。因此，每个数据项都有一个线程，如果该项是1，您只需使用通常的模型视图和均匀 4D 坐标上的投影变换来变换点的 3D 坐标（由线程 ID 给出）（但不要忘记自己做透视分割和视口变换，因为现在没有固定功能的硬件可以为你做这件事）。并使用这个最终的 2D 坐标在输出图像中设置一个像素。

当然，这不会让您从 OpenGL 的其他复杂事物中获利（至少不是那么容易或直接），例如光栅化以及您能想到的其他效果。但它避免了流压缩步骤，您至少可以在已经存在的 OpenGL 渲染图像（包含可视化场景的其余部分，如坐标系或文本或其他）之上渲染这些点，甚至可以使用您自己的深度测试实现。

---

编辑： 避免流压缩的另一种方法是直接使用 OpenGL 绘制 0s 和 1s 的整个缓冲区，使用几何着色器进行坐标计算和0-删除。因此，您所做的是绘制所有点，使用整个整数数组来提供单个 int 属性并将其放入以下着色器。首先是一个简单的直通顶点着色器：

layout(location=0) in int flag;    //single integer attribute
out int vFlag;                     //just passed through

void main()
{
    vFlag = flag;        //GS does the real work
}

几何着色器决定该点是否有效（值为1），如果是则为它发出一个实际点（如果不是什么都不做，即没有渲染点），从图元计算它的 3D 坐标ID，实际上是数组索引，因为我们只是在绘制点：

layout(points) in;
layout(points,max_vertices=1) out;

uniform mat4 modelViewProj;

in int vFlag[];

void main()
{
    if(vFlag[0] == 1)
    {
        vec3 position = simpleIndexMagic(gl_PrimitiveID);
        gl_Position = modelViewProj * vec4(position, 1.0);
        EmitVertex();
    }
}

片段着色器只是一个普通的着色器。当然，这些着色器可以按照您认为合适的方式进行定制。但是一般的方法很清楚，直接绘制整数值，将数组索引转换为仅在几何着色器中为1 的值的点。但是，与之前的流压缩相比，这在多大程度上会有所改进，需要评估。