WebGPU: compute shader的使用场景有哪些
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webgpu增加了compute shader，来提高性能，那主要的使用场景有哪些呢，webgl实现不了的
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Compute Shader是允许我们，把本来在CPU端要做很大计算的一些事情放到GPU来做，而并不是在某些特定的场景才会使用。
利用GPU计算一直都有，在WebGL的中，我们也经常用vertex/ fragment shader 进行复杂计算，主要用于粒子特效的模拟或仿真，但确实使用不方便。一些纯计算 / AI引擎，比如TensorFlow，也会利用WebGL 模拟进行 GPU 并行计算
WebGPU 开放 Compute shader 后，可以更方便的进行 GPU 计算开发，粒子系统，AI训练，或者物理系统模拟，可以更高效的开发。
当然，有了compute管线后，一些经典的渲染场景，例如延迟渲染，光线追踪，主动剔除等复杂的渲染计算成为可能，要比WebGL的开发灵活性和能力强很多。
除此之外，最简单的使用场景，例如把 mvp transform的矩阵计算放在compute shader中进行，要比写在vertex shader中更灵活，gpu性能利用率更高。
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经过几次的学习已经能够构建出一个空间(场景)，并在空间中创建物体(几何体)，物体可以有不同的外观(材质)，与现实的效果足够逼真(光照)，终于把最重要的相关性最强的几部分3D功能用起来了。不过面对这块空间想做点什么，又感觉缺少了点什么，是的，只能观看不能操作，如果我要通过键盘、鼠标对场景进行实时的干预该如何做呢，经过了解输入系统可以满足我们的要求。
输入系统输入系统是个比较杂乱的部分，不同平台都有对应的封装，我们可以回忆一下Win32编程将键盘和鼠标的输入集成到了事件系统，用户操作按键或操作鼠标会触发对应的消息码，指示消息，附带参数包含具体的按键信息或鼠标信息，按键信息一般包含按键码或鼠标键位。再回忆一下DOM的事件系统，使用addEventListener将click或mouse类的事件挂载，然后在回调函数中获得结果……
Engine3D.init：初始化引擎后，实例化了InputSystem类，并将canvas实例传入InputSystem类； InputSystem.initCanvas：InputSystem监听了画布的键盘与鼠标事件； addEventListener：引擎或对象通过addEventListener函数来挂载用户监听； dispatchEvent：当有挂载的监听事件响应时，回调函数会得执行。
回忆结束我们可以总结出来几个输入系统的特点：1、挂载感兴趣的事件；2、回调函数得到触发时处理业务逻辑。需要注意的是，键盘需要有按键表进行区分按键，对应的是鼠标需要区分不同按键，以及屏幕坐标，辅助键等一些附属信息。
出于好奇orilluson的输入系统如何实现的，找来源码进行了一个大体的了解，可以看到输入系统的核心类是InputSystem，该类继承于CEventDispatcher类，CEventDispatcher类是可调度事件的所有类的基类,包含了事件的注册,注销，分发和清理等功能实现。内部保存了监听对象列表，当有消息需要处理时通过遍历监听器列表触发回调函数。InputSystem继承了CEventDispatcher类的事件处理能力外着重实现了键盘鼠标的事件处理。
具体执行步骤如下：
在输入系统的支持下，可以很轻松的使用键盘和鼠标与触控。
输入系统的回调事件在类CEvent中，先熟悉一下这个类的常用定义： type：事件类型对应的一个字符串常量； param：注册事件时传递的参数，在注册事件时写入的参数在这里可以读出； ctrlKey：事件发生时 Ctrl 是否被按下，通过查询该键的值来判断Ctrl键的状态； altKey：事件发生时 Alt 是否被按下，通过查询该键的值来判断Alt键的状态； shiftKey：事件发生时 Shift 是否被按下，通过查询该键的值来判断Shift键的状态； 关于坐标一直以来的学习路径是以实用为主，但是现在必须要接触一点点不能称之为理论的理论了，那就是坐标系统。
世界坐标首先要解决一个困惑的地方，过去在3D空间中的所有坐标都可以称为世界坐标，世界坐标是三维的，有三个维度(x，y，z)，一般在引擎中创建可以由系统使用，开发用户程序需要遵守引擎对于世界的规划，相当于场景作为一个空间，世界坐标是对这个空间制定的规则。这里歪个楼，骇客帝国之所以叫矩阵，是不是因为在3D引擎中对空间世界的处理也是以矩阵为基础的。再拉回来，世界坐标一般以(0,0,0)为中心，我们创建的物体默认的位置也是在这里的，这里是世界的中心，一般分为右手或左手坐标系，好了关于世界坐标系这里已经够用了。
屏幕坐标说回到屏幕坐标是我们过去所熟悉的，首先屏幕坐标是一个二维坐标，以像素为单位，屏幕的左下角为起点，向屏幕的左侧和上方依次是x和y坐标的正向。在网页开发中我们通过DOM事件系统获得的当前坐标一般都是指的屏幕坐标。在网页开发中并不是绝对的没有z轴，CSS中的z-index属性是否可以理解成一种z轴坐标呢。
相互转换屏幕坐标是我们最终渲染到屏的最终展现形式，世界坐标是在三维空间内的标识，两者经常需要相互转换，例如今天需要讨论的输入系统的使用。假设在屏幕上点击了一个位置，需要转换到世界坐标，相似的在世界坐标内的位置或距离也需要转换为屏幕坐标。
object3DToScreenRay：世界坐标转换屏幕坐标； ScreenRayToObject3D：屏幕坐标转换为世界坐标； 键盘输入
坐标转换有标准的算法，这里我们不必如此费力，完全可以借助引擎的工具，经过一翻查找，在相机组件的实现类Camera3D，有坐标转换的工具，可以一起熟悉一下使用键盘输入，首先需要熟悉两种键盘事件：
KEY_DOWN：键盘按下事件，使用输入系统挂载该事件，将会得到按下键盘事件通知； KEY_UP：键盘弹起事件，使用输入系统挂载该事件，将会得到弹起键盘事件通知；
下面来一起梳理一下使用流程： 初始化：必要的引擎初始化； 输入挂载：使用键盘挂载系统指定事件和回调； 处理回调：在回调中获取参数。 基础示例这里写了一个最基本的示例，只将键盘的事件打印了出来。
import { Engine3D, Scene3D, Object3D, Camera3D, HoverCameraController, ForwardRenderJob, DirectLight, KeyEvent } from "@orillusion/core"; export default class Keyboard { cameraObj: Object3D; camera: Camera3D; scene: Scene3D; boxObj: Object3D; async run() { await this.init(); await this.setup(); await this.start(); } /*** * 配置并初始化引擎 */ private async init() { // 初始化引擎 await Engine3D.init(); // 创建一个场景 this.scene = new Scene3D(); // 创建一个相机 this.cameraObj = new Object3D(); this.camera = this.cameraObj.addComponent(Camera3D); // 设置相机类型 this.camera.perspective(60, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 5000.0); // 设置相机控制器 let controller = this.cameraObj.addComponent(HoverCameraController); controller.setCamera(20, -20, 25); // 添加相机至场景 this.scene.addChild(this.cameraObj); } /** * 引擎功能代码 */ private async setup() { Engine3D.inputSystem.addEventListener(KeyEvent.KEY_UP, this.keyUp, this); Engine3D.inputSystem.addEventListener(KeyEvent.KEY_DOWN, this.keyDown, this); } /** * 启动渲染 */ private async start() { // 创建前向渲染 let renderJob: ForwardRenderJob = new ForwardRenderJob(this.scene); // 开始渲染 Engine3D.startRender(renderJob); } private keyDown(e: KeyEvent) { console.log('keyDown:', e.keyCode, e); } private keyUp(e: KeyEvent) { console.log('keyUp:', e.keyCode, e); } }运行这个示例后，在场景中按下或弹起键盘，在控制台能够看到输出。
KeyEvent在回调函数中获得的参数类型是KeyEvent，KeyEvent是CEvent的子类，除了CEvent类的参数外，对于键盘事件的使用主要在于对该类型的解析，这里需要详细的了解事件的参数细节，常用到的需要进行一个了解：
keyCode：按键code值,枚举类型可以参考官方文档的KeyCode定义。 鼠标与触控电脑端的鼠标操作与移动端的触控操作有许多共同的地方，在具体用法时如果能够合并为一，是可以节省一半的事件挂载操作的，不过需要留意触控与鼠标的事件对应关系。
POINTER_CLICK：触摸点击事件，对应鼠标的单击事件； POINTER_MOVE：触摸滑动事件，对应鼠标的移动事件 POINTER_DOWN：触摸开始事件， POINTER_UP：触摸结束事件 POINTER_OUT：触摸滑出事件
有了前面键盘操作的基础，鼠标与触控使用类型，我们先看支持的事件类型：
既然已经合并了，后面鼠标与触控用触控来说明吧。 基础示例先实现一个最基础的触控功能，与键盘类似，先注册事件，然后响应事件。
import { Engine3D, Scene3D, Object3D, Camera3D, HoverCameraController, ForwardRenderJob, PointerEvent3D } from "@orillusion/core"; export default class Mouse { cameraObj: Object3D; camera: Camera3D; scene: Scene3D; async run() { await this.init(); await this.setup(); await this.start(); } /*** * 配置并初始化引擎 */ private async init() { // 初始化引擎 await Engine3D.init(); // 创建一个场景 this.scene = new Scene3D(); // 创建一个相机 this.cameraObj = new Object3D(); this.camera = this.cameraObj.addComponent(Camera3D); // 设置相机类型 this.camera.perspective(60, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 5000.0); // 设置相机控制器 let controller = this.cameraObj.addComponent(HoverCameraController); controller.setCamera(20, -20, 25); // 添加相机至场景 this.scene.addChild(this.cameraObj); } /** * 引擎功能代码 */ private async setup() { Engine3D.inputSystem.addEventListener(PointerEvent3D.POINTER_UP, this.onUp, this); Engine3D.inputSystem.addEventListener(PointerEvent3D.POINTER_DOWN, this.onDown, this); Engine3D.inputSystem.addEventListener(PointerEvent3D.POINTER_CLICK, this.onPick, this); Engine3D.inputSystem.addEventListener(PointerEvent3D.POINTER_OVER, this.onOver, this); Engine3D.inputSystem.addEventListener(PointerEvent3D.POINTER_OUT, this.onOut, this); Engine3D.inputSystem.addEventListener(PointerEvent3D.POINTER_MOVE, this.onMove, this); } /** * 启动渲染 */ private async start() { // 创建前向渲染 let renderJob: ForwardRenderJob = new ForwardRenderJob(this.scene); // 开始渲染 Engine3D.startRender(renderJob); } private onUp(e: PointerEvent3D) { console.log('onUp:',e); } private onDown(e: PointerEvent3D) { console.log('onDown:',e); } private onPick(e: PointerEvent3D) { console.log('onPick:',e); } private onOver(e: PointerEvent3D) { console.log('onOver:',e); } private onOut(e: PointerEvent3D) { console.log('onOut:',e); } private onMove(e: PointerEvent3D) { console.log('onMove:',e); } } PointerEvent3D触控的参数是以PointerEvent3D类型作为回调函数的参数传递到应用，PointerEvent3D是CEvent的子类，除了CEvent类的参数外，需要熟悉一下这个类型的关键字段。
mouseX：当前鼠标所在位置的X坐标； mouseY：当前鼠标所在位置的Y坐标； movementX：当前事件和上一个鼠标事件之间鼠标在水平方向上的移动值； movementY：当前事件和上一个鼠标事件之间鼠标在垂直方向上的移动值；
坐标系列的数值请注意，可以使用前面相机组件提供的转换函数进行转换，不必自己写算法进行转换。 由对象挂载前面的挂载直接由引擎的输入系统挂载，这样在整个场景中都会响应，如果只需要在一个物体中响应鼠标的事件，我们可以将事件挂在物体上，为什么可以这么做呢，找出来代码可以看到，物体的容器是Object3D类，而Object3D类是Entiry的子类，Entity的父类是CEventDispatcher类，正是因为Object3D通过CEventDispatcher，继承了事件的能力。这一套继承加组件式的结构，实在是太好用了，有没有。
// 创建一个对象 this.boxObj = new Object3D(); this.boxObj.localPosition = new Vector3(0,0,0); // 创建渲染组件 let mr: MeshRenderer = this.boxObj.addComponent(MeshRenderer); // 设置形状 mr.geometry = new BoxGeometry(5, 5, 5); // 设置材质 mr.material = new HDRLitMaterial(); // 添加到场景 this.scene.addChild(this.boxObj); boxObj.addEventListener(PointerEvent3D.PICK_CLICK, this.onClick, this); onClick(e: PointerEvent3D) { console.log('onPick:',e); }
这样就有了以下的代码：运行后可以在控制台看到输出
小结经过前面几次的学习，已经能够完事的构建出一个空间了，但是这块空间仍然缺乏灵动的能力，不能随时响应我们的操控，输入系统是一个随时干预系统的大杀器，可以让我们获得掌控感，是否控制欲获得了满足。
今天只是一些最基础的用法，发挥想象力可以使这个空间好玩起来了。
作为3D新手，后续会不断的记录学习过程，期待与你一起学习一起飞！ -
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