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关于gpu:如何创建前端-WebGPU-项目

jiezi

如何创立前端 WebGPU 我的项目？

1. 丐版 HelloWebGPU

最简略的 WebGPU 程序应该是这样的：

<script>
const init = () => {if ('gpu' in navigator) {console.log(navigator.gpu)
  } else {console.log('浏览器不反对 WebGPU；浏览器未开启 WebGPU 性能。')
  }
}
init()
</script>

将下面的代码保留成 index.html，双击关上就能够在控制台看到输入的对象：

如果你是什么都不会的老手，那么接下来这几个问题我只说一次。当然，新手能够选择性跳过。

① 为什么是 index.html

不为什么，你喜爱能够改成 home.html，main.html，然而文件的后缀名得是 html，用 index.html 是习惯。

② 你这个代码为什么浏览器没有显示货色？

如果你没有浏览过我之前的文章，没有仔细阅读过，天然是不晓得为什么。

WebGPU 不像 WebGL，它解除了与 DOM – HTMLCanvasElement 的强关联。很简略：

WebGPU focus on GPU. Rendering is part of GPU’s features, not all.

意思是，渲染绘图只是 GPU 的一部分性能，WebGPU 更靠近古代 GPU 的功能定位。

所以，作为浏览器内置的一个 API，你只须要 JavaScript 就能够获取到这套全新设计的 API，它挂载于 navigator 上。

③ 为什么你不必 HTTP 协定关上 index.html

别急，待会就用。

双击 “index.html” 文件，浏览器关上这个页面，你能够在浏览器地址栏看到残缺的文件资源门路：

file:///C:/Users/<YourUserName>/Desktop/index.html

最后面的字母是 file:///，而后跟了个本地磁盘门路，这种形式叫做 应用 file 协定拜访（关上）页面 ，然而咱们很多时候都是应用 http（或 https，简略起见，下文全用 http）协定关上的，哪怕是在本地：

http://localhost:8080/index.html

具体起因不反复，网上有十分多这两种协定在 Web 开发时的差别。

而在本地启动一个 HTTP 服务器软件，伺服某个磁盘中的资源，在我是学生的年代材料不算多，也不算少，能够借助 Apache-HTTPD，也能够借助 Tomcat，甚至为了一个小小的 index.html 下载一个 XAMPP 的大有人在。

当初，你齐全能够借助：

  • VSCode 的 LiveServer 插件
  • 更易配置的 nginx / openresty
  • Python 的 http.server 模块
  • NodeJS 全局 http 插件 / NodeJS 写一个繁难的 HTTP 服务器
  • 借助各种前端工程化工具，应用 devServer

来伺服这个 index.html，我之后将抉择最初一种，作为开发时的辅助工具。

2. 我须要类型提醒

2202 年如果还有人倡议老手用 Notepad 写代码的都倡议去喝一口恒河水。软件开发至今，积攒了有数的技术和门槛，就不要再重叠了。

我抉择 VSCode 作为 JavaScript 代码编辑器，你也能够抉择别的。

写 JavaScript 这种动静类型的语言，调用函数、鼠标指针挪动到变量、函数上没有智能提醒时，纯猜、靠背是相当让人没有急躁的事件。

咱们能够借助 TypeScript 的 类型申明 来做到类型提醒。

很惋惜，在我写这篇文章的时候，正式频道的各大浏览器还没有正式裸露 WebGPU JavaScript API。

2.1. 应用 VSCode 的 jsconfig 获取类型提醒

VSCode 是 TypeScript 编写的，天然对类型申明文件（*.d.ts）有反对。在一般的 JavaScript 我的项目中，想要取得像 TypeScript 一样的类型提醒，只需在我的项目根目录下减少一个 jsconfig.json 文件，其领有 compilerOptions.typeRoots 配置项，通知 VSCode 要去哪里读取类型申明文件即可。

如上所示，jsconfig.json 通知 VSCode，类型申明文件从 ./src 文件夹下找。在那个 index.d.ts 文件中，你能够本人写类型申明；我就偷懒了，从官网仓库复制了一份 WebGPU 的类型申明文件，粘贴于此。

所以，在 main.js 文件就能够用 WebGPU 的类型提醒啦！

这种只是一种过渡办法，接下来将展现在 Vite + TypeScript 我的项目中应用 WebGPU 官网的类型提醒库。

2.2. 在前端工程化的我的项目中应用类型提醒

我的抉择是 Vite + TypeScript，抉择 Vite 的理由很简略：

  • 开发服务器应用 esbuild 速度足够快
  • 插件蓬勃发展，开箱反对很多 Webpack 须要 loader 能力实现的个性
  • 文档丰盛
  • 内置依赖少

最重要的一点，我比拟腻烦 polyfill 的过程。毕竟，

能运行 WebGPU 的浏览器，还须要思考向下兼容？

对于如何应用 Vite 脚手架工具开启各种模板我的项目就不复述了，我应用 Vanilla + TS 模板创立了一个工程“gpuweb-prj”：

随后，装置我的项目依赖：

pnpm install && pnpm add @webgpu/types -D

而后，在我的项目根目录下的 tsconfig.json 的 compilerOptions.typeRoots 增加类型提醒库的门路即可：

{
  "compilerOptions": {"typeRoots": [ "./node_modules/@webgpu/types", "./node_modules/@types"]
  }
}

“./node_modules/@types” 是一个类型提醒库仓库的默认门路，位于 GitHub – DefinitelyTyped/DefinitelyTyped: The repository for high quality TypeScript type definitions.，然而 WebGPU 没有提交到这个仓库，所以须要增加新的门路，与 2.1 大节中增加本人的门路是一个情理，只不过这里用的是 TypeScript 我的项目，所以是 tsconfig.json 文件。

而后，你就能在你的 ts 代码中欢快地用 WebGPU 类型了。

待 WebGPU 正式登陆各大浏览器的那一天，应该就不须要搞这么麻烦了，届时会像 WebGL 一样，将类型集成在 TypeScript 的内置类型申明中：

:) 应该快来了吧，心愿官网别鸽太久了。

2.3. 在 Vue/React 等我的项目中

也一样的，均是在 jsconfig.json / tsconfig.json 文件中配置类型申明文件的门路即可。

3. 画三角形的例子

基于上述应用 Vite 创立的我的项目，批改 main.ts 如下：

import {wgslShader} from './shader'
import './style.css'

const init = async () => {if (!('gpu' in navigator)) {return}
  const canvas = document.getElementById('canvas') as HTMLCanvasElement

  //#region 适配高 DPR 屏幕的 canvas
  const dpr = window.devicePixelRatio
  canvas.style.height = `${canvas.height / dpr}px`
  canvas.style.width = `${canvas.width / dpr}px`
  //#endregion

  const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter()
  if (!adapter) {return}
  const device = await adapter.requestDevice()
  const ctx = (canvas as HTMLCanvasElement).getContext('webgpu')
  if (!ctx) {return}
  const preferFormat = navigator.gpu.getPreferredCanvasFormat()
  ctx.configure({
    device: device,
    format: preferFormat,
    alphaMode: 'opaque',
  })

  const triangleShader = device.createShaderModule({code: wgslShader})
  const pipeline = device.createRenderPipeline({
    layout: "auto",
    vertex: {
      module: triangleShader,
      entryPoint: 'vertex_main'
    },
    fragment: {
      module: triangleShader,
      entryPoint: 'frag_main',
      targets: [{format: preferFormat}]
    },
    primitive: {topology: 'triangle-list'}
  })

  const renderPassDescriptor = {
    colorAttachments: [{
      view: undefined,
      clearValue: [0, 0, 0, 1],
      loadOp: 'clear',
      storeOp: 'store',
    }],
  } as GPURenderPassDescriptor

  const frame = () => {if (!canvas) {return}

    const commandEncoder = device.createCommandEncoder();
    (renderPassDescriptor.colorAttachments as GPURenderPassColorAttachment[])[0].view = ctx.getCurrentTexture().createView()
    const renderPassEncoder = commandEncoder.beginRenderPass(renderPassDescriptor)
    renderPassEncoder.setPipeline(pipeline)
    renderPassEncoder.draw(3)
    renderPassEncoder.end()

    device.queue.submit([commandEncoder.finish()
    ])

    requestAnimationFrame(frame)
  }
  requestAnimationFrame(frame)
}

window.addEventListener('DOMContentLoaded', () => {init()
})

创立着色器文件 shader.ts 如下：

export const wgslShader = /* wgsl */`
@vertex
fn vertex_main(@builtin(vertex_index) vertex_index: u32
) -> @builtin(position) vec4<f32> {
  var pos = array<vec2<f32>, 3>(vec2<f32>(0.0, 0.5),
    vec2<f32>(-0.5, -0.5),
    vec2<f32>(0.5, -0.5)
  );

  return vec4<f32>(pos[vertex_index], 0.0, 1.0);
}

@fragment
fn frag_main() -> @location(0) vec4<f32> {return vec4<f32>(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}
`

款式和 HTML 如下：

<div id="app">
  <canvas id="canvas" height="800" width="1800"></canvas>
</div>


<style>
html, body {
  margin: 0;
  padding: 0;
}

#app {
  height: 100vh;
  width: 100vw;
  display: flex;
  justify-content: center;
  align-items: center;
}
</style>

其余改变并不大。

4. 作者的话

前端工程化蓬勃发展离不开 NodeJS，尽管这玩意儿本意并不是前端，只是它为一系列前端构建、开发工具提供了一个不错的土壤。

前端系统化离不开 TypeScript，它应该算是呈现在了适合的工夫。

前端走向各种丰盛的利用，ng、react、vue 堪称是浓墨重彩的一笔了，然而调用 GPU 的 Web 图形开发者更要搞清楚的是： 你是在操作各种 DOM，还是操心图形 API？

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