大家好，本文學習Chrome->webgpu-samplers->fractalCube示例。

上一篇博文：
WebGPU學習（八）：學習“texturedCube”示例

學習fractalCube.ts

最終渲染結果：

該示例展示瞭如何用上一幀渲染的結果作為下一幀的紋理。

與“texturedCube”示例相比，該示例的紋理並不是來自圖片，而是來自上一幀渲染的結果

下面，我們開啟fractalCube.ts檔案，分析相關程式碼：

傳輸頂點的color

它與“texturedCube”示例->“傳遞頂點的uv資料”類似，這裡不再分析

上一幀渲染的結果作為下一幀的紋理

• 配置swapChain

因為swapChain儲存了上一幀渲染的結果，所以將其作為下一幀紋理的source，它的usage需要增加GPUTextureUsage.COPY_SRC：

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

• 建立空紋理和sampler，設定到uniform bind group中

程式碼如下：

  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。

相關程式碼如下：

  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程式碼

vertex shader與“texturedCube”示例相比，增加了color attribute：

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

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

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

fragment shader的程式碼如下：

  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，我們會在分析渲染時間線中分析它。

第13行和第15行相當於做了if判斷：

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

這裡之所以不用if判斷而使用計算的方式，是為了減少條件判斷，提高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

因為紋理為空紋理，它的顏色為背景色，所以fragment shader的outColor始終為fragColor，因此立方體的所有片段的顏色均為fragColor。

第一幀的渲染結果如下：

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程式碼：

  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”是為了取紋理座標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。

得到的紋理區域如下圖的紅色區域所示：

• 第13行和第15行程式碼，將紋理中的背景色替換為了fragColor，使紋理中立方體區域的顏色保持不變

第二幀的渲染結果如下：

• 第三幀

依次類推，第三幀的渲染結果如下：

參考資料

WebGPU規範
webgpu-samplers Github Repo
WebGP