程序化内容生成（PCG）框架是一套用于在虚幻引擎中创建你自己的程序化内容和工具的工具集。 PCG GPU处理让技术美术师和设计师可以将大量PCG处理任务直接发送给GPU，从而释放CPU的资源。
PCG GPU处理对许多任务而言都非常高效，比如点处理、运行时生成和静态网格体生成。
未来还将推出更多支持GPU执行的节点。
在PCG图表中，被设为以GPU为目标的节点会用GPU字样进行标注。 相连的GPU节点子集可在GPU上高效执行，它们被称为计算图表。
编号 | 说明 |
1 | 在CPU和GPU之间传输数据。 这些点代表性能开销。 |
2 | 一并执行的GPU执行节点。 |
当数据中存在足够多的点，让你可以充分利用GPU硬件时，以GPU为目标可能会比CPU执行的性能更高。 此外，一连串相互连接的GPU节点搭配GPU赋能的Static Mesh Spawner节点，可以为静态网格体的生成提供一条快速通道。
注意，在CPU和GPU之间传输数据，以及准备计算图表以供执行，这些操作都会产生CPU开销。 因此，使用GPU执行功能的最佳方式是，将GPU赋能的节点组合在一起，并尽量减少各个计算图表传入和传出的数据。
支持的节点
自定义HLSL节点
你可以使用自定义HLSL节点执行任意的数据处理任务，而这些任务可以由用户创建的HLSL源代码编写为脚本。 源代码会被注入到计算着色器中，并在GPU硬件上按数据元素并行执行。
该节点提供对GPU硬件的低级别访问，供高级用户使用。
选项
| 说明 |
核心类型（Kernel Type） | 选择节点行为的预设值。 可用选项见下文的 自定义HLSL节点核心类型 小节。 |
输入引脚（Input Pins） | 定义作为输入使用的数据。 打开卷展栏菜单即可得到如下选项：
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输出引脚（Output Pins） | 定义节点所输出的数据。 所含选项同输入引脚（Input Pins），外加用于设置输出数据的额外选项。 下文的 引脚设置小节 将介绍这些选项。 |
核心源重载项（Kernel Source Override） | 用于用UComputeSource资产替换你的着色器源（Shader Source）字段。 |
额外源（Additional Sources） | 允许引用其他UComputeSource资产，并将其与你的自定义HLSL节点捆绑在一起。 |
消除未写入的引脚数据错误（Mute Unwritten Pin Data Errors） | 消除对输出引脚可能存在未初始化数据的警告。 |
种子（Seed） | 定义用于驱动随机生成的种子值。 |
转存烘焙的HLSL（Dump Cooked HLSL） | 在生成用于调试的烘焙HLSL数据时，将其打印到日志中。 |
转存数据描述（Dump Data Descriptions） | 在生成用于调试的输入和输出数据时，将其数据描述打印到日志中。 |
打印着色器调试值（Print Shader Debug Values） | 从着色器代码中提供简单的调试日志记录。 详见 调试自定义HLSL 小节。 |
HLSL源编辑器
使用HLSL源编辑器（HLSL Source Editor）即可快速创建自定义HLSL节点。 要找到该编辑器，请转到PCG图表编辑器的窗口（Window） -> HLSL源编辑器（HLSL Source Editor）分段，或选择一个自定义HLSL节点并点击节点设置中的打开源编辑器（Open Source Editor）按钮。
HLSL源编辑器分为三个部分：
声明（Declarations）面板
着色器函数（Shader Functions）
着色器源（Shader Source）
你可以将声明面板视为编写着色器代码所需的API参考页面。 声明会依据自定义HLSL节点的设置（如核心类型和输入/输出引脚的设置）而自动生成。
着色器函数（Shader Functions）字段允许作者创建可重复使用的函数，以便在其着色器源中调用。
着色器源（Shader Source）字段是核心实现的主要进入点。
自定义HLSL节点核心类型
核心类型（Kernel Type）决定了节点行为的预设。
点处理器
点处理器（Point Processor）核心类型非常适合用于修改点。 它要求主输入和输出引脚的类型为点（Point），并为每个点执行一次HLSL代码。 主输出引脚发送的数据与主输入引脚的数据的布局相同，这意味着数据的数量和元素的数量均相同。
主输出引脚中的所有点都会依据主输入引脚而自动初始化，因此你只需设置需要更改的输出特性即可。
你还可以使用点处理器创建额外的输入和输出引脚，但你必须手动配置这些引脚，以设置所需的数据类型和数据/元素的数量。
点生成器
点生成器（Point Generator）核心类型适合用于创建和填充一组点。 它要求主输出引脚的类型为点（Point），并为每个点执行一次HLSL代码。
该核心类型提供的额外选项如下：
选项
| 说明 |
点数量（Point Count）
| 决定了生成的点的数量。 每个生成的点都会执行着色器代码。 |
与点处理器类似，你可以使用点生成器创建额外的输入和输出引脚，但你必须手动配置这些引脚，以设置所需的数据类型和数据或元素的数量。
自定义
自定义（Custom）核心类型让你能精细地控制高级用例的执行。 与其他两种核心类型不同，自定义类型对输入或输出引脚没有强制要求，因为该节点并不会假设输入与输出之间存在特定关系。 你必须在输出引脚设置中配置输出数据，下文将详细说明这一点。 你还必须配置应执行着色器代码的线程数。
该核心类型提供的额外选项如下：
选项 | 说明 |
调度线程数（Dispatch Thread Count） | 决定了执行着色器代码所用的线程数。 可用模式如下：
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引脚设置
你应该手动配置所有并非由核心类型驱动的引脚。
对输出引脚而言，你必须明确描述数据的大小和布局。在输出引脚设置的GPU属性（GPU Properties）下拉菜单中即可设置相关事项。
初始化模式（Initialization Mode） | 描述如何初始化此引脚的输出数据。 此菜单包含以下模式：
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初始化所依据的引脚（Pins to Initialize From） | 定义初始化此引脚数据所依据的输入引脚。 |
数据数量模式（Data Count Mode） | 定义数据对象的数量。 此菜单包含以下模式：
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数据多重性（Data Multiplicity） | 如果存在多个"初始化所依据的引脚（Pins to Initialize From）"，则合并数据数量。 可用模式如下：
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元素数量模式（Element Count Mode） | 定义元素的数量。 此菜单包含以下模式：
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元素多重性（Element Multiplicity） | 如果存在多个"初始化所依据的引脚（Pins to Initialize From）"，则合并元素数量。 可用模式如下：
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特性继承模式（Attribute Inheritance Mode） | 定义如何继承特性名称、类型和值。此菜单包含如下模式：
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要创建的特性（Attributes to Create） | 定义要为输出数据创建的特性列表。 |
调试自定义HLSL
调试显示（默认热键D）和检查（默认热键A）功能均对GPU节点生效，让你可以检查流经GPU节点的数据。
你还可以启用自定义HLSL节点上的打印着色器调试值（Print Shader Debug Values）选项，从而调试自定义着色器的代码。 这会公开一个新函数WriteDebugValue，该函数可用于将浮点数值写入在执行期间记录的缓冲区。 缓冲区大小由调试缓冲区大小（Debug Buffer Size）属性决定。
示例
示例1：利用正弦波的高度偏移
下方示例使用了点处理器对一组点应用基于正弦波的高度偏移。
HLSL源编辑器窗口的着色器源（Shader Source）字段中添加的代码如下：
// Get the position of the incoming point from input pin ‘In’.
float3 Position = In_GetPosition(In_DataIndex, ElementIndex);
// Compute a sine wave with amplitude 500cm and wavelength 400cm.
const float Wave = 500.0f * sin(Position.x / 400.0f);
// Add the wave to the Z coordinate of the point’s position.
Position.z += Wave;
// Write the offset position to the output point on pin ‘Out’.
示例2：创建特性
下方示例使用了点生成器创建点的网格，并使用特性集控制网格的高度。
HLSL源编辑器窗口的着色器源（Shader Source）字段中添加的代码如下：
// Get PCG Component bounds.
const float3 BoundsMin = GetComponentBoundsMin();
const float3 BoundsMax = GetComponentBoundsMax();
// Get the current point position in a 2D grid, based on the
// number of points and the component bounds.
float3 Position = CreateGrid2D(ElementIndex, NumPoints, BoundsMin, BoundsMax);
Position.z += InHeight_GetFloat(0, 0, 'GridHeight');
// Set the point's position.
在着色器代码中，你可以使用提供的Get和Set函数来访问特性。你还可以用撇号将特性名括起来，并用其查询特性。 例如'GridHeight'。
示例3：在地形上生成随机网格体
自定义HLSL节点还可以运行一连串的操作。
在下方示例中，着色器代码执行了以下操作：
在地形上创建多个点。
对每个点应用随机位置调整。
设置点的位置
为所有点写入随机种子值
读取包含一系列静态网格体的特性集，并为每个点分配随机网格体。
自定义HLSL节点的下游是一个Static Mesh Spawner节点，后者启用了GPU执行，其网格体特性为'MeshPath'。
类型为字符串（String）、名称（Name）、软对象路径（Soft Object Path）、软类路径（Soft Class Path）等的GPU特性会被转换为字符串键（StringKey），用于唯一标识各个字符串。
HLSL源窗口的着色器源（Shader Source）字段中添加的代码如下：
// Get generation volume bounds
const float3 BoundsMin = GetComponentBoundsMin();
const float3 BoundsMax = GetComponentBoundsMax();
// Compute a position on a 2D grid within the volume.
float3 Pos = CreateGrid2D(ElementIndex, NumPoints, BoundsMin, BoundsMax);
// Initialize the random seed from the position.
uint Seed = ComputeSeedFromPosition(Pos);
Static Mesh Spawner节点
要让Static Mesh Spawner节点在GPU上执行，请启用节点设置的在GPU上执行（Execute on GPU）选项。
程序化的实例化
将Static Mesh Spawner设为在GPU上运行后，它会完全在GPU上设置网格体实例，从而节省CPU时间和内存。 这用到了程序化地实例化静态网格体组件（Procedurally Instanced Static Mesh Component）功能。 这是一种非常高效的网格体生成方式，但目前它仍处于试验阶段，并存在以下缺点：
实例不会以任何方式持久化或保存。 它们仅能在运行时存在于GPU内存中。
因此其主要用例是运行时生成。
静态烘焙的光照和HLOD需要持久化的实例信息，因此暂不支持。
目前，部分功能要求让CPU访问实例数据，因此也暂不支持：
碰撞/物理
寻路
光线追踪
影响距离场光照
GPU实现尚处于试验阶段，且并不支持全部的Static Mesh Spawner功能。
网格体选择器类型
在GPU上执行时支持以下网格体选择器。由于它们的实例分配方式不同，其行为也略有不同。
加权（PCGMeshSelectorWeighted）
与CPU的实现类似，此模式会使用输入点的随机种子和已配置的选择权重，为每个实例随机选择网格体。 这些网格体必须被设在节点上，而不是由特性驱动。
系统会使用权重来判断应该为各个网格体分配多少个实例。 系统会基于启发式算法进行过度分配，以尽可能避免一个或多个图元的分配饱和，进而导致丢失实例。
此模式依赖于点的种子特性已被正确地初始化，例如使用提供的着色器函 `ComputeSeedFromPosition()` 来实现这一点。 如果所有点的种子都被设为相同的值，则所有点都会进行相同的选择，而这可能导致分配超出预估，进而导致结果中缺少实例。
按特性（PCGMeshSelectorByAttribute）
在GPU上执行时，目前并不支持其他的网格体选择器类型（例如PCGMeshSelectorWeightedByCategory）。
要检查最终分配的实例数，可以选择生成的程序化地实例化静态网格体组件并检查其实例数量（Num Instances）属性。
实例数据打包
与CPU执行类似，特性也可以被打包到实例数据中。
系统需要在GPU执行之前先确定要打包的特性数量，因此只支持按特性打包的类型（PCGInstanceDataPackerByAttribute）。
其他节点
目前支持GPU执行的节点如下：
Copy Points
Attribute Partition
目前只支持对字符串（String）、软对象路径（Soft Object Path）或软类路径（Soft Class Path）的特性类型进行分区。
Normal To Density
Data Count
Static Mesh Spawner
Custom HLSL
不支持CPU执行。
计算源
计算源（Compute Source）资产让源代码的共享更为便捷，并减少了节点之间的代码重复。
这些资产支持HLSL源代码的行内编辑，且支持语法高亮显示和PCG特有的语法（例如数据标签和特性名称等）。
通过使用额外源（Additional Sources）属性，计算源资产还可以引用其他计算源资产。额外源属性可在多个计算源之间创建依赖关系的层级结构。
数据标签
有了数据标签，你就可以按标签（而非按索引）引用自定义HLSL源中的数据。 数据标签会使用前缀为PCG_DATA_LABEL的标签在数据上传递。
某些节点会自动标记其输出数据，包括：
Get Texture Data
Get Virtual Texture Data
Generate Grass Maps
生成草地贴图
PCG支持从指定的地形材质中对地形草地图层取样，以支持运行时程序化生成工作流程。
用Landscape Grass Output节点设置地形材质。 如需详细了解如何设置地形材质，请参阅地形材质。
将你的地形数据连接到Generate Grass Maps节点。 使用重载或排除功能直接选择所需的草地类型。
对草地贴图纹理进行取样。 你可以按索引取样，也可以按自动分配的数据标签来取样。 HLSL源编辑器窗口的着色器源（Shader Source）字段中添加的代码如下：
float3 Min = GetComponentBoundsMin();
float3 Max = GetComponentBoundsMax();
float3 Position = CreateGrid2D(ElementIndex, NumPoints, Min, Max);
uint Seed = ComputeSeedFromPosition(Position);
Position.xy += (float2(FRand(Seed), FRand(Seed)) - 0.5) * 45.0;
Position.z = LS_GetHeight(Position);
float Density = FRand(Seed);
float Thresh = GrassMaps_SampleWorldPos('GSM_PCGGrass1', Position.xy).x;
如果你计划仅在GPU上对草地贴图纹理进行取样，那么你可以在PCG图表中启用"跳过CPU回读（Skip Readback to CPU）"，以大幅提高性能。
绘制后的地形图层：
生成结果：
在PCG中使用虚拟纹理
PCG支持将使用虚拟纹理作为程序化内容生成工作流程的一部分。
虚拟纹理取样
你可以从地形数据对虚拟纹理取样，以优化高度取样的性能。
示例1：地形数据
要对使用虚拟纹理的地形数据取样，请确保在Get Landscape Data节点的设置中启用对虚拟纹理取样（Sample Virtual Textures）。 这让Landscape Data节点可以使用对应的地形材质提供的所有虚拟纹理。
只影响GPU取样。
// Get Position and Height
float3 Position = CreateGrid2D(ElementIndex, NumPoints, GetComponentBoundsMin(), GetComponentBoundsMax());
Position.z = A_GetHeight(Position);
// Get Normal and Orientation
const float3 Normal = A_GetNormal(Position);
const FQuat Orientation = QuatFromNormal(Normal);
// Get Base Color
const float3 BaseColor = A_GetBaseColor(Position);
示例2：虚拟纹理数据
要对虚拟纹理取样，请查询世界中的运行时虚拟纹理组件。 每个组件都会生成一份虚拟纹理数据，并为后者标记运行时虚拟纹理资产的数据标签。
float3 Position = CreateGrid2D(ElementIndex, NumPoints, GetComponentBoundsMin(), GetComponentBoundsMax());
// Sample virtual textures
bool bInsideVolume;
float3 BaseColor;
float Specular;
float Roughness;
float WorldHeight;
float3 Normal;
float Displacement;
虚拟纹理预处理
在生成虚拟纹理之前，务必先对其进行预处理，否则取样结果可能会不准确。
要请求虚拟纹理的预处理，请为你的PCG图表添加一个类型为FPCGVirtualTexturePrimingInfo的图表参数。 这将公开以下选项：
虚拟纹理（Virtual Texture） | 定义了要预处理的虚拟纹理。 |
网格（Grid） | 定义了图表中进行虚拟纹理取样的最大网格。 虚拟纹理将根据此网格指定的生成半径进行预处理。 |
世界纹素大小（World Space Size） | 定义了被预处理的虚拟纹理中纹素的理想大小。 这将决定应预处理哪个mipmap级别。 |
使用控制台命令pcg.VirtualTexturePriming.Enable即可控制虚拟纹理的预处理。 使用命令pcg.VirtualTexturePriming.DebugDrawTexturePrimingBounds即可调试此功能。
