浏览器黑魔法：webgpu的黑魔法是怎样炼成的？

闲谈

2023-03-04 14:52:15

WebGPU：一个潜在的图形革命，终于来了！

WebGPU简介

WebGPU是一个低级图形API，它允许Web开发人员直接与图形硬件进行交互。这提供了显著的优势，包括更高的性能、更低的延迟和更丰富的功能。

WebGPU的优势

更高的性能： 绕过浏览器内核的开销，直接与图形硬件通信，实现无与伦比的性能。
更低的延迟： 不再需要通过浏览器内核渲染，从而大大降低延迟，实现流畅无缝的图形体验。
更丰富的功能： 解锁先进的功能，例如纹理数组、多渲染目标和计算着色器，释放无限的图形可能性。

WebGPU的应用

WebGPU在Web开发中具有广泛的应用，特别是在以下领域：

3D游戏： 创建身临其境的3D游戏，具有逼真的图形和流畅的性能。
数据可视化： 呈现大型复杂数据集的交互式数据可视化，探索新的见解。
增强现实（AR）： 开发AR体验，将数字内容无缝融合到现实世界中。
科学模拟： 进行基于物理的模拟，例如流体动力学和粒子系统。

WebGPU的代码示例

// 创建WebGPU设备
const device = navigator.gpu.requestDevice();

// 创建纹理
const texture = device.createTexture({
  size: [256, 256],
  format: 'rgba8unorm',
  usage: GPUTextureUsage.TEXTURE_BINDING | GPUTextureUsage.RENDER_ATTACHMENT,
});

// 创建渲染管道
const pipeline = device.createRenderPipeline({
  vertex: {
    module: device.createShaderModule({
      code: `
        #version 450
        layout(location = 0) in vec2 a_position;
        layout(location = 1) in vec2 a_texCoord;
        layout(location = 0) out vec2 v_texCoord;
        void main() {
          gl_Position = vec4(a_position, 0.0, 1.0);
          v_texCoord = a_texCoord;
        }
      `,
    }),
    entryPoint: 'main',
  },
  fragment: {
    module: device.createShaderModule({
      code: `
        #version 450
        layout(location = 0) in vec2 v_texCoord;
        layout(location = 0) out vec4 out_color;
        uniform sampler2D u_texture;
        void main() {
          out_color = texture(u_texture, v_texCoord);
        }
      `,
    }),
    entryPoint: 'main',
  },
  primitive: {
    topology: 'triangle-list',
  },
  vertexState: {
    indexFormat: 'uint32',
    vertexBuffers: [
      {
        arrayStride: 16,
        attributes: [
          {
            shaderLocation: 0,
            offset: 0,
            format: 'float32x2',
          },
          {
            shaderLocation: 1,
            offset: 8,
            format: 'float32x2',
          },
        ],
      },
    ],
  },
  fragmentState: {
    colorTargets: [
      {
        format: 'rgba8unorm',
      },
    ],
  },
});

// 创建命令编码器
const commandEncoder = device.createCommandEncoder();

// 创建渲染目标
const renderTarget = device.createTexture({
  size: [canvas.width, canvas.height],
  format: 'rgba8unorm',
  usage: GPUTextureUsage.RENDER_ATTACHMENT,
});

// 记录绘制命令
commandEncoder.renderPass({
  colorAttachments: [
    {
      view: renderTarget.createView(),
      loadOp: 'clear',
      clearColor: {
        r: 0.0,
        g: 0.0,
        b: 0.0,
        a: 1.0,
      },
      storeOp: 'store',
    },
  ],
});

commandEncoder.setPipeline(pipeline);
commandEncoder.setVertexBuffer(0, vertexBuffer);
commandEncoder.setIndexBuffer(indexBuffer);
commandEncoder.drawIndexed(6);
commandEncoder.endPass();

// 提交命令
device.queue.submit([commandEncoder.finish()]);