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title: GPU的BVH以及排序相关实现心得（史上最简洁GPU原理论述）
source: 游戏开发技术教程 (微信公众号)
url: https://mp.weixin.qq.com/s/FJxTDw9KdVwZx0RfojdYCg
date: 2026-05-06
tags: [GPU, BVH, ComputeShader, 碰撞检测, GPU排序]
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# GPU的BVH以及排序相关实现心得（史上最简洁GPU原理论述）

## 核心内容

作者在Unity中实现了GPU版本的BVH（Bounding Volume Tree）碰撞检测，以及双调排序和radix-sort两种GPU排序算法。

## GPU原理简述

- **GPU架构**：grid → block → warp 三级结构
- **SIMT**：单指令多线程，一个warp默认32线程
- **分支发散（divergence）**：同一个warp内的线程必须执行相同指令，不同warp/block的线程可以独立执行不同逻辑分支
- **Bank Conflict**：同一个warp的两个线程同时访问同一bank的不同地址时，访问会被串行化
- **内存层次**：全局内存（RWStructuredBuffer）和共享内存（groupshared）— 共享内存访问速度更快，但只能在block内共享

## 关键见解

1. GPU完全可以做条件分支计算，前提是同一warp内的线程走相同分支
2. Compute Shader本质上是低级的GPGPU编程语言，能力远不止"shader"
3. BVH每一帧都重新构造以处理运动物体并防止树木退化
4. 双调排序实现简单，几行shader代码就能搞定
5. Radix-sort效率更高，包含sweep up（reduce）和sweep down（前缀和）两个过程

## 相关链接

- 知乎GPU BVH系列：https://zhuanlan.zhihu.com/p/707169090
- 作者的知乎专栏（游戏开发）：https://zhuanlan.zhihu.com/column/c_1861690729694359552

## 技术细节

- 实现的是2D版本BVH，支持100万量级无明显卡顿
- 使用instancing drawing渲染大量quad（Unity缺省渲染太卡）
- 作者显卡有19个SM，每个SM支持2048线程，最高并行约4万线程
- 碰撞结果回传CPU方案：异步+分发器模式