WebGPU學習（九）：學習「fractalCube」示例

你們好，本文學習Chrome->webgpu-samplers->fractalCube示例。

上一篇博文：
WebGPU學習（八）：學習「texturedCube」示例

下一篇博文：
WebGPU學習（十）：介紹「GPU實現粒子效果」

學習fractalCube.ts

最終渲染結果：

該示例展現瞭如何用上一幀渲染的結果做爲下一幀的紋理。

與「texturedCube」示例相比，該示例的紋理並非來自圖片，而是來自上一幀渲染的結果

下面，咱們打開fractalCube.ts文件，分析相關代碼：

傳輸頂點的color

它與「texturedCube」示例->「傳遞頂點的uv數據」相似，這裏再也不分析

上一幀渲染的結果做爲下一幀的紋理

• 配置swapChain

由於swapChain保存了上一幀渲染的結果，因此將其做爲下一幀紋理的source，它的usage須要增長GPUTextureUsage.COPY_SRC：

const swapChain = context.configureSwapChain({
    device,
    format: "bgra8unorm",
    usage: GPUTextureUsage.OUTPUT_ATTACHMENT | GPUTextureUsage.COPY_SRC,
  });

• 建立空紋理和sampler，設置到uniform bind group中

代碼以下：

const cubeTexture = device.createTexture({
    size: { width: canvas.width, height: canvas.height, depth: 1 },
    format: "bgra8unorm",
    usage: GPUTextureUsage.COPY_DST | GPUTextureUsage.SAMPLED,
  });

  const sampler = device.createSampler({
    magFilter: "linear",
    minFilter: "linear",
  });

  const uniformBindGroup = device.createBindGroup({
    layout: bindGroupLayout,
    bindings: [
    ...
    {
      binding: 1,
      resource: sampler,
    }, {
      binding: 2,
      resource: cubeTexture.createView(),
    }],
  });

• 繪製和拷貝

在每一幀中：
繪製帶紋理的立方體；
將渲染結果拷貝到紋理中。

相關代碼以下：

return function frame() {
    const swapChainTexture = swapChain.getCurrentTexture();
                   
    renderPassDescriptor.colorAttachments[0].attachment = swapChainTexture.createView();
    
    const commandEncoder = device.createCommandEncoder({});
    const passEncoder = commandEncoder.beginRenderPass(renderPassDescriptor);
    ...
    passEncoder.setBindGroup(0, uniformBindGroup); 
    ...
    passEncoder.draw(36, 1, 0, 0);
    passEncoder.endPass();

    commandEncoder.copyTextureToTexture({
      texture: swapChainTexture,
    }, {
      texture: cubeTexture,
    }, {
      width: canvas.width,
      height: canvas.height,
      depth: 1,
    });
    
    device.defaultQueue.submit([commandEncoder.finish()]); 
   
    ...

  }

分析shader代碼

vertex shader與「texturedCube」示例相比，增長了color attribute：

const vertexShaderGLSL = `#version 450
  ...
  layout(location = 1) in vec4 color;
  ...

  layout(location = 0) out vec4 fragColor;
  ...

  void main() {
    ...
    fragColor = color;
    ...
  }`;

fragment shader的代碼以下：

const fragmentShaderGLSL = `#version 450
  layout(set = 0, binding = 1) uniform sampler mySampler;
  layout(set = 0, binding = 2) uniform texture2D myTexture;

  layout(location = 0) in vec4 fragColor;
  layout(location = 1) in vec2 fragUV;
  layout(location = 0) out vec4 outColor;

  void main() {
    vec4 texColor = texture(sampler2D(myTexture, mySampler), fragUV * 0.8 + 0.1);

    // 1.0 if we're sampling the background
    float f = float(length(texColor.rgb - vec3(0.5, 0.5, 0.5)) < 0.01);

    outColor = mix(texColor, fragColor, f);
  }`;

第10行對fragUV進行了處理，咱們會在分析渲染時間線中分析它。

第13行和第15行至關於作了if判斷：

if(紋理顏色 === 背景色){
    outColor = fragColor
}
else{
    outColor = 紋理顏色
}

這裏之因此不用if判斷而使用計算的方式，是爲了減小條件判斷，提升gpu的並行性

分析渲染時間線

下面分析下渲染的時間線：

第一幀

由於紋理爲空紋理，它的顏色爲背景色，因此fragment shader的outColor始終爲fragColor，所以立方體的全部片斷的顏色均爲fragColor。

第一幀的渲染結果以下：

第一幀繪製結束後，渲染結果會被拷貝到紋理中。

第二幀

分析執行的fragment shader代碼：

const fragmentShaderGLSL = `#version 450
  layout(set = 0, binding = 1) uniform sampler mySampler;
  layout(set = 0, binding = 2) uniform texture2D myTexture;

  layout(location = 0) in vec4 fragColor;
  layout(location = 1) in vec2 fragUV;
  layout(location = 0) out vec4 outColor;

  void main() {
    vec4 texColor = texture(sampler2D(myTexture, mySampler), fragUV * 0.8 + 0.1);

    // 1.0 if we're sampling the background
    float f = float(length(texColor.rgb - vec3(0.5, 0.5, 0.5)) < 0.01);

    outColor = mix(texColor, fragColor, f);
  }`;

• 第10行的「fragUV * 0.8 + 0.1」是爲了取紋理座標u、v方向的[0.1-0.9]部分，從而使紋理中立方體所佔比例更大。

獲得的紋理區域以下圖的紅色區域所示：

• 第13行和第15行代碼，將紋理中的背景色替換爲了fragColor，使紋理中立方體區域的顏色保持不變

第二幀的渲染結果以下：

• 第三幀

依次類推，第三幀的渲染結果以下：

參考資料

WebGPU規範
webgpu-samplers Github Repo
WebGPU-7