UnityのCompute Shaderに線分と三角形の衝突判定をさせる

投稿日：2019年5月11日更新日：2019年11月15日

はじめてCompute Shader使ってみた。でもあまり性能は出ないのでただの失敗の記録です。

で、これをまず三角形の表裏問わず判定するように改造して、
さらにGPUにやらせるにあたって、きっとif文とかが苦手だと思うのでif文を取っ払ってこう書く。 resultが正の値ならHitしてます。

#pragma kernel LineTriangleHit

struct LTHit
{
    float3 lineStart;
    float3 lineEnd;
    float3 triP;
    float3 triQ;
    float3 triR;
    int    result;
};

RWStructuredBuffer<LTHit> LTHits;

[numthreads(8,1,1)]
void LineTriangleHit (uint3 id : SV_DispatchThreadID)
{
    float3 s = LTHits[id.x].lineStart;
    float3 e = LTHits[id.x].lineEnd;
    float3 p = LTHits[id.x].triP;
    float3 q = LTHits[id.x].triQ;
    float3 r = LTHits[id.x].triR;
    float3 l = e - s;
    float3 n = cross(q - p, r - p);
    float  dists = dot(s - p, n);
    float  diste = dot(e - p, n);
    
    float3 crossPoint = dists / (dists - diste) * l + s;
    
    int r0 = -sign(dists * diste);
    int r1 = sign(dot(n, cross(q - p, p - crossPoint)));
    int r2 = sign(dot(n, cross(r - q, q - crossPoint)));
    int r3 = sign(dot(n, cross(p - r, r - crossPoint)));
    
    LTHits[id.x].result = r0 | ((r1 | r2 | r3) ^ (r1 & r2 & r3));
}

一番のポイントは最後のビット演算なんですが、
r1～r3がそれぞれ線分と三角形の交点から各頂点へのベクトルと各辺ベクトルの外積になっていて（正確にはその符号部分）、
交点が三角形の内側にある場合、この外積はすべて同じ方向を向く。
ベクトルが同じ方向を向いてる＝符号が同じ、ということなので、3つの変数の符号が一致しているか見るんですよ。

で、変数の符号の一致を確認する。
たとえば2変数なら “if (x*y>0)”みたいにする。
if文が嫌いなのでビット演算にやらせると、 “result = x XOR y”みたいになる。resultが正なら符号が一致している。
これを3変数に拡張すると、”(x OR y OR z) XOR (x AND y AND z)”で取れるのでそのように書く、というわけです。

とりあえずアイデアとしてはそんな感じで、この処理の速さはともかく、データを流し込む処理に時間食ってぜんぜん性能出ないので封印しようかな。って。