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    WebGL 与 WebGPU 比对[2] - 初始化篇

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    webgpu webgl 初始化
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    • 寻风觅迹
      寻风觅迹 最后由 shuangliu 编辑

      1. 获取高频操作对象

      1.1 WebGL 获取上下文对象

      WebGL 获取的是 WebGLRenderingContext/WebGLRenderingContext2 对象,必须依赖于有合适宽度和高度的 HTMLCanvasElement,通常命名为 gl,gl 变量有非常多方法,允许修改 WebGL 的全局状态

      const gl = document.getElementById("id")?.getContext("webgl")
      
      // ...
      

      1.2 WebGPU 获取设备对象

      而 WebGPU 则不依赖具体的 Canvas,它操作的是物理图形卡设备,并使用 ES6/7 的异步语法获取,获取的是 GPUAdapter 和 GPUDevice,但是与 WebGLRenderingContext 起着类似“发出大多数命令”的大管家式角色的,更多是 GPUDevice 对象

      const entryFn = async () => {
        if (!navigator.gpu) {
          return
        }
        // 测试版 Chrome 有可能返回 null
        const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter()
        if (!adapter) {
          return
        }
      	const device = await adapter.requestDevice()
        // ...
      }
      
      entryFn()
      

      WebGPU 的入口是 navigator.gpu 对象,这个对象在 WebWorker 中也有,所以对 CPU 端的多线程有良好的支持。使用此对象异步请求适配器后,再使用适配器请求具象化的设备对象即可。

      至于“适配器”和“设备”的概念界定,需要读者自行阅读 WebGPU Explainer、WebGPU Specification Core Object 等资料,前者大概是物理设备的一个变量符号,而根据不同的场景、线程需求再次请求“设备”,此设备并非物理设备,只是一个满足代码上下文所需要条件的、更实际的“对象”。

      每次请求的适配器对象是不同的,不具备单例特征。

      设备对象用于创建 WebGPU 中几乎所有的子类型,包括 GPUBuffer、GPUTexture 等,以及访问一些自有属性,例如队列属性 device.queue.

      2. 初始化参数的异同

      2.1 WebGL

      在 WebGLRenderingContext 时,允许传递一些参数:

      const gl = canvasEle.getContext("webgl", {
        alpha: false, // 是否包含透明度缓存区
        antialias: false, // 是否开抗锯齿
        depth: false, // 是否包含一个16位的深度缓冲区
        stencil: false, // 是否包含一个8位的模板缓冲区
        failIfMajorPerformanceCaveat: false, // 在系统性能低的环境中是否创建上下文
        powerPreference: "high-performance", // GPU电源配置,"high-performance" 是高性能
        preserveDrawingBuffer: false, // 是否保留缓冲区
        premultipliedAlpha: false, // 是否预乘透明度通道
      })
      

      2.2 WebGPU 分两步

      2.2.1 GPUAdapter

      在请求 WebGPU 的适配器时,保留了性能选项(当前规范)powerPreference:

      // in async function
      const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter({
        powerPreference: "high-performance",
      })
      

      关于 requestAdapter 方法的参数,其类型 GPURequestAdapterOptions 定义,见下:

      dictionary GPURequestAdapterOptions {
        GPUPowerPreference powerPreference;
        boolean forceFallbackAdapter = false;
      };
      
      enum GPUPowerPreference {
        "low-power",
        "high-performance",
      };
      

      forceFallbackAdapter 参数用得不多,有需要的读者可自行查询官方文档。

      2.2.2 GPUDevice

      请求设备对象时,则允许传入 GPUDeviceDescriptor 参数对象,该对象允许有两个可选参数,一个是 requiredFeatures,类型为 string[],另一个是 requiredLimits,类型是键为 string 值为 number 的对象:

      dictionary GPUDeviceDescriptor : GPUObjectDescriptorBase {
        sequence<GPUFeatureName> requiredFeatures = [];
        record<DOMString, GPUSize64> requiredLimits = {};
      };
      

      requireFeatures 数组的元素是字符串,不是随便填的,要参考 WebGPU Spec 24 功能索引表 中的功能。传递这个功能数组,就意味着要向适配器请求有这么多功能的设备对象;

      requireLimits 则向图形处理器请求判断,我传递进来的这个要求,你能不能满足。

      如果超过了适配器的 limits,那么请求将失败,适配器的 requestDevice 方法将返回一个 reject 的 Promise;

      如果传入的限制条目的要求没有比全局默认值更好(有“更大更好”和“更小更好”,参考 WebGPU 第3章 中有关 limits 的表述),那就返回带默认值的设备对象,并 resolve Promise;

      其中,限制条目有哪些,默认值是多少,对某个限制条目“更大值更好”还是“更小值更好”,要参考 WebGPU Spec 3.6 限制 中的表格。

      上面这么说会比较抽象,下面举例说明。

      例如下面这个例子,请求设备对象时,会问适配器能不能满足我要求的条件:

      • 最多要有 2 个绑定组(默认是4个,越大越好,显然 2 < 4)
      • 最多只能有 4 个 UBO(默认12个,越大越好,显然 4 < 12)
      • 能不能满足 2048 像素尺寸的 2D 纹理(默认 8192 像素,越大越好,显然 2048 < 8192)
      const device = await adapter.requestDevice({
        maxBindGroups: 2,
        maxUniformBuffersPerShaderStage: 4,
        maxTextureDimension2D: 2048,
      })
      

      显然,请求的这三个条件都满足要求,返回的设备对象的限制列表都按所有限制条目的默认值来。

      console.log(device.limits)
      
      {
        maxBindGroup: 4,
        maxUniformBuffersPerShaderStage: 12,
        maxTextureDimension2D: 8192,
        // ...
      }
      

      关于这段,requiredLimits 的含义是“我的程序可能要这样的要求,你这个适配器能不能满足”,而不是“我要这么多要求,你给我返回一个这些参数的设备对象”。设备的创建过程,在 WebGPU Specification 的第 3 章,核心对象 - 设备中有详细描述。

      3. 总结

      WebGL 的请求参数包括了性能参数和功能参数,较为简单。

      WebGPU 分成了两个阶段,请求适配器时可以对性能作要求,请求设备对象时可以对使用 GPU 时各个方面的参数作校验能不能满足程序要求。

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      • 目前可以预览demo了

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      • A

        这demo太卡了,我机器性能不算差,运行个demo cpu就将近100%

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      • A

        没有贴出app.vue的代码

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      • @aichangqing 可能是之前版本的cdn缓存没更新,可以清理本地缓存刷新再试一次

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      • 36e6af78-b023-4031-9b56-bd8713b44393-image.png

        已经是版本 113.0.5656.0(正式版本)canary (64 位)并且开启chrome://flags/#enable-unsafe-webgpu 为enable,为啥还不能预览demo

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