שחרור צינור העיבוד הגרפי: צלילת עומק אל Geometry Shaders ב-WebGL

בעולם גרפיקת התלת-ממד בזמן אמת, מפתחים מחפשים כל הזמן יותר שליטה על תהליך הרינדור. במשך שנים, צינור העיבוד הגרפי הסטנדרטי היה מסלול קבוע יחסית: קודקודים נכנסים, פיקסלים יוצאים. הצגתם של ה-shaders הפרוגרמביליים חוללה מהפכה, אך למשך זמן רב, המבנה הבסיסי של הגאומטריה נותר בלתי ניתן לשינוי בין שלבי ה-vertex וה-fragment. WebGL 2.0, המבוסס על OpenGL ES 3.0, שינה זאת על ידי הצגת שלב אופציונלי ועוצמתי: ה-Geometry Shader.

Geometry Shaders (GS) מעניקים למפתחים יכולת חסרת תקדים לתפעל גאומטריה ישירות על ה-GPU. הם יכולים ליצור פרימיטיבים חדשים, להרוס קיימים, או לשנות את סוגם לחלוטין. דמיינו הפיכת נקודה בודדת למרובע מלא, הוצאת סנפירים ממשולש, או רינדור כל שש הפאות של cubemap בקריאת ציור (draw call) אחת. זהו הכוח ש-Geometry Shader מביא ליישומי התלת-ממד שלכם מבוססי הדפדפן.

מדריך מקיף זה ייקח אתכם לצלילת עומק אל תוך עולם ה-WebGL Geometry Shaders. נחקור היכן הם משתלבים בצינור העיבוד, את מושגי הליבה שלהם, יישום מעשי, מקרי שימוש עוצמתיים ושיקולי ביצועים קריטיים עבור קהל מפתחים גלובלי.

צינור העיבוד הגרפי המודרני: היכן משתלבים ה-Geometry Shaders

כדי להבין את תפקידם הייחודי של ה-Geometry Shaders, הבה נחזור תחילה לצינור העיבוד הגרפי הפרוגרמבילי המודרני כפי שהוא קיים ב-WebGL 2.0:

1. Vertex Shader: זהו השלב הפרוגרמבילי הראשון. הוא רץ פעם אחת עבור כל קודקוד בנתוני הקלט שלכם. תפקידו העיקרי הוא לעבד מאפייני קודקוד (כמו מיקום, נורמלים וקואורדינטות טקסטורה) ולהמיר את מיקום הקודקוד ממרחב המודל למרחב החיתוך (clip space) על ידי פלט למשתנה gl_Position. הוא אינו יכול ליצור או להרוס קודקודים; יחס הקלט-פלט שלו הוא תמיד 1:1.
2. (Tessellation Shaders - לא זמין ב-WebGL 2.0)
3. Geometry Shader (אופציונלי): זהו המוקד שלנו. ה-GS רץ לאחר ה-Vertex Shader. בניגוד לקודמו, הוא פועל על פרימיטיב שלם (נקודה, קו או משולש) בכל פעם, יחד עם הקודקודים הסמוכים לו אם נדרש. כוח העל שלו הוא היכולת לשנות את הכמות והסוג של הגאומטריה. הוא יכול להוציא אפס, אחד, או פרימיטיבים רבים עבור כל פרימיטיב קלט.
4. Transform Feedback (אופציונלי): מצב מיוחד המאפשר לכם ללכוד את הפלט של ה-Vertex Shader או ה-Geometry Shader בחזרה לתוך באפר (buffer) לשימוש מאוחר יותר, תוך עקיפת שאר צינור העיבוד. הוא משמש לעתים קרובות עבור סימולציות חלקיקים מבוססות GPU.
5. Rasterization: שלב בעל פונקציה קבועה (לא פרוגרמבילי). הוא לוקח את הפרימיטיבים שהוצאו על ידי ה-Geometry Shader (או ה-Vertex Shader אם GS אינו קיים) ומבין אילו פיקסלים על המסך מכוסים על ידם. לאחר מכן הוא מייצר פרגמנטים (פיקסלים פוטנציאליים) עבור אזורים מכוסים אלה.
6. Fragment Shader: זהו השלב הפרוגרמבילי האחרון. הוא רץ פעם אחת עבור כל פרגמנט שנוצר על ידי ה-rasterizer. תפקידו העיקרי הוא לקבוע את הצבע הסופי של הפיקסל, והוא עושה זאת על ידי פלט למשתנה כמו gl_FragColor או משתנה out המוגדר על ידי המשתמש. כאן מחושבים תאורה, טקסטורות ואפקטים אחרים ברמת הפיקסל.
7. Per-Sample Operations: שלב הפונקציה הקבועה האחרון שבו מתרחשים בדיקת עומק (depth testing), בדיקת סטנסיל (stencil testing) ומיזוג (blending) לפני שצבע הפיקסל הסופי נכתב ל-framebuffer.

מיקומו האסטרטגי של ה-Geometry Shader בין עיבוד הקודקודים ל-rasterization הוא מה שהופך אותו לעוצמתי כל כך. יש לו גישה לכל הקודקודים של פרימיטיב, מה שמאפשר לו לבצע חישובים שאינם אפשריים ב-Vertex Shader, אשר רואה רק קודקוד אחד בכל פעם.

מושגי ליבה של Geometry Shaders

כדי לשלוט ב-Geometry Shaders, עליכם להבין את התחביר ומודל הביצוע הייחודיים שלהם. הם שונים באופן יסודי מ-vertex ו-fragment shaders.

גרסת GLSL

Geometry Shaders הם תכונה של WebGL 2.0, מה שאומר שקוד ה-GLSL שלכם חייב להתחיל עם הוראת הגרסה עבור OpenGL ES 3.0:

#version 300 es

פרימיטיבים של קלט ופלט

החלק המכריע ביותר ב-GS הוא הגדרת סוגי הפרימיטיבים של הקלט והפלט שלו באמצעות מגדירי layout. זה אומר ל-GPU כיצד לפרש את הקודקודים הנכנסים ואיזה סוג של פרימיטיבים אתם מתכוונים לבנות.

• מתווי קלט (Input Layouts):
  • points: מקבל נקודות בודדות.
  • lines: מקבל מקטעי קו בעלי 2 קודקודים.
  • triangles: מקבל משולשים בעלי 3 קודקודים.
  • lines_adjacency: מקבל קו עם שני הקודקודים הסמוכים לו (4 בסך הכל).
  • triangles_adjacency: מקבל משולש עם שלושת הקודקודים הסמוכים לו (6 בסך הכל). מידע על סמיכות שימושי לאפקטים כמו יצירת קווי מתאר של צללית.
• מתווי פלט (Output Layouts):
  • points: מוציא נקודות בודדות.
  • line_strip: מוציא סדרה מחוברת של קווים.
  • triangle_strip: מוציא סדרה מחוברת של משולשים, שלעתים קרובות יעילה יותר מהוצאת משולשים בודדים.

עליכם גם לציין את המספר המרבי של קודקודים שה-shader יוציא עבור פרימיטיב קלט בודד באמצעות max_vertices. זוהי מגבלה קשיחה שה-GPU משתמש בה להקצאת משאבים. חריגה ממגבלה זו בזמן ריצה אינה מותרת.

הצהרת GS טיפוסית נראית כך:

layout (triangles) in;
layout (triangle_strip, max_vertices = 4) out;

shader זה מקבל משולשים כקלט ומבטיח להוציא triangle strip עם, לכל היותר, 4 קודקודים עבור כל משולש קלט.

מודל ביצוע ופונקציות מובנות

פונקציית ה-main() של Geometry Shader נקראת פעם אחת לכל פרימיטיב קלט, לא לכל קודקוד.

• נתוני קלט: קלט מה-Vertex Shader מגיע כמערך. המשתנה המובנה gl_in הוא מערך של מבנים המכילים את הפלטים של ה-vertex shader (כמו gl_Position) עבור כל קודקוד של פרימיטיב הקלט. ניגשים אליו כך: gl_in[0].gl_Position, gl_in[1].gl_Position, וכו'.
• יצירת פלט: אתם לא פשוט מחזירים ערך. במקום זאת, אתם בונים פרימיטיבים חדשים קודקוד אחר קודקוד באמצעות שתי פונקציות מפתח:
  • EmitVertex(): פונקציה זו לוקחת את הערכים הנוכחיים של כל משתני ה-out שלכם (כולל gl_Position) ומוסיפה אותם כקודקוד חדש לרצועת הפרימיטיבים הנוכחית של הפלט.
  • EndPrimitive(): פונקציה זו מסמנת שסיימתם לבנות את פרימיטיב הפלט הנוכחי (למשל, נקודה, קו ברצועה, או משולש ברצועה). לאחר קריאה לפונקציה זו, תוכלו להתחיל לפלוט קודקודים עבור פרימיטיב חדש.

זרימת העבודה פשוטה: הגדירו את משתני הפלט, קראו ל-EmitVertex(), חזרו על הפעולה עבור כל הקודקודים של הפרימיטיב החדש, ואז קראו ל-EndPrimitive().

הגדרת Geometry Shader ב-JavaScript

שילוב Geometry Shader באפליקציית WebGL 2.0 שלכם כרוך בכמה צעדים נוספים בתהליך הידור וקישור ה-shader. התהליך דומה מאוד להגדרת vertex ו-fragment shaders.

1. קבלת קונטקסט WebGL 2.0: ודאו שאתם מבקשים קונטקסט מסוג "webgl2" מאלמנט הקנבס שלכם. אם זה נכשל, הדפדפן אינו תומך ב-WebGL 2.0.
2. יצירת ה-Shader: השתמשו ב-gl.createShader(), אך הפעם העבירו gl.GEOMETRY_SHADER כסוג.

   const geometryShader = gl.createShader(gl.GEOMETRY_SHADER);

3. סיפוק קוד מקור והידור: בדיוק כמו עם shaders אחרים, השתמשו ב-gl.shaderSource() וב-gl.compileShader().

   gl.shaderSource(geometryShader, geometryShaderSource);
gl.compileShader(geometryShader);
   בדקו שגיאות הידור באמצעות gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS).

4. צירוף וקישור: צרפו את ה-geometry shader המהודר לתוכנית ה-shader שלכם לצד ה-vertex וה-fragment shaders לפני הקישור.

   const program = gl.createProgram();
gl.attachShader(program, vertexShader);
gl.attachShader(program, geometryShader);
gl.attachShader(program, fragmentShader);
gl.linkProgram(program);
   בדקו שגיאות קישור באמצעות gl.getProgramParameter(program, gl.LINK_STATUS).

זה הכל! שאר קוד ה-WebGL שלכם להגדרת באפרים, מאפיינים ו-uniforms, וקריאת הציור הסופית (gl.drawArrays או gl.drawElements) נשאר זהה. ה-GPU מפעיל אוטומטית את ה-geometry shader אם הוא חלק מהתוכנית המקושרת.

דוגמה מעשית 1: ה-Pass-Through Shader

ה-"hello world" של Geometry Shaders הוא ה-pass-through shader. הוא מקבל פרימיטיב כקלט ומוציא את אותו הפרימיטיב בדיוק ללא כל שינוי. זוהי דרך מצוינת לוודא שההגדרה שלכם עובדת כראוי ולהבין את זרימת הנתונים הבסיסית.

Vertex Shader

ה-vertex shader מינימלי. הוא פשוט ממיר את הקודקוד ומעביר את מיקומו הלאה.

            #version 300 es

layout (location=0) in vec3 a_position;

uniform mat4 u_modelViewProjection;

void main() {
    gl_Position = u_modelViewProjection * vec4(a_position, 1.0);
}
            

              
                Copy
              
            
          

Geometry Shader

כאן אנו מקבלים משולש ופולטים את אותו המשולש.

            #version 300 es

// This shader takes triangles as input
layout (triangles) in;

// It will output a triangle strip with a maximum of 3 vertices
layout (triangle_strip, max_vertices = 3) out;

void main() {
    // The input 'gl_in' is an array. For a triangle, it has 3 elements.
    // gl_in[0] holds the output of the vertex shader for the first vertex.
    // We simply loop through the input vertices and emit them.

    for (int i = 0; i < gl_in.length(); i++) {
        // Copy the position from the input vertex to the output
        gl_Position = gl_in[i].gl_Position;

        // Emit the vertex
        EmitVertex();
    }

    // We are done with this primitive (a single triangle)
    EndPrimitive();
}
            

              
                Copy
              
            
          

Fragment Shader

ה-fragment shader פשוט מוציא צבע אחיד.

            #version 300 es
precision mediump float;

out vec4 outColor;

void main() {
    outColor = vec4(0.2, 0.6, 1.0, 1.0); // A nice blue color
}
            

              
                Copy
              
            
          

כאשר תריצו זאת, תראו את הגאומטריה המקורית שלכם מרונדרת בדיוק כפי שהייתה ללא ה-Geometry Shader. זה מאשר שהנתונים זורמים כראוי דרך השלב החדש.

דוגמה מעשית 2: יצירת פרימיטיבים - מנקודות למרובעים

זהו אחד השימושים הנפוצים והעוצמתיים ביותר של Geometry Shader: הגברה (amplification). ניקח נקודה בודדת כקלט ונייצר ממנה מרובע (quad). זהו הבסיס למערכות חלקיקים מבוססות GPU שבהן כל חלקיק הוא billboard הפונה למצלמה.

נניח שהקלט שלנו הוא קבוצת נקודות המצוירת עם gl.drawArrays(gl.POINTS, ...).

Vertex Shader

ה-vertex shader עדיין פשוט. הוא מחשב את מיקום הנקודה במרחב החיתוך. אנו גם מעבירים הלאה את המיקום המקורי במרחב העולם, שיכול להיות שימושי.

            #version 300 es

layout (location=0) in vec3 a_position;

uniform mat4 u_modelView;
uniform mat4 u_projection;

out vec3 v_worldPosition;

void main() {
    v_worldPosition = a_position;
    gl_Position = u_projection * u_modelView * vec4(a_position, 1.0);
}
            

              
                Copy
              
            
          

Geometry Shader

כאן מתרחש הקסם. אנו לוקחים נקודה בודדת ויוצרים סביבה מרובע.

            #version 300 es

// This shader takes points as input
layout (points) in;

// It will output a triangle strip with 4 vertices to form a quad
layout (triangle_strip, max_vertices = 4) out;

// Uniforms for controlling the quad size and orientation
uniform mat4 u_projection; // To transform our offsets into clip space
uniform float u_size;

// We can also pass data to the fragment shader
out vec2 v_uv;

void main() {
    // The input position of the point (center of our quad)
    vec4 centerPosition = gl_in[0].gl_Position;

    // Define the four corners of the quad in screen space
    // We create them by adding offsets to the center position.
    // The 'w' component is used to make the offsets pixel-sized.
    float halfSize = u_size * 0.5;
    vec4 offsets[4];
    offsets[0] = vec4(-halfSize, -halfSize, 0.0, 0.0);
    offsets[1] = vec4( halfSize, -halfSize, 0.0, 0.0);
    offsets[2] = vec4(-halfSize,  halfSize, 0.0, 0.0);
    offsets[3] = vec4( halfSize,  halfSize, 0.0, 0.0);

    // Define the UV coordinates for texturing
    vec2 uvs[4];
    uvs[0] = vec2(0.0, 0.0);
    uvs[1] = vec2(1.0, 0.0);
    uvs[2] = vec2(0.0, 1.0);
    uvs[3] = vec2(1.0, 1.0);

    // To make the quad always face the camera (billboarding), we would
    // typically get the camera's right and up vectors from the view matrix
    // and use them to construct the offsets in world space before projection.
    // For simplicity here, we create a screen-aligned quad.

    // Emit the four vertices of the quad
    gl_Position = centerPosition + offsets[0];
    v_uv = uvs[0];
    EmitVertex();

    gl_Position = centerPosition + offsets[1];
    v_uv = uvs[1];
    EmitVertex();

    gl_Position = centerPosition + offsets[2];
    v_uv = uvs[2];
    EmitVertex();

    gl_Position = centerPosition + offsets[3];
    v_uv = uvs[3];
    EmitVertex();

    // Finish the primitive (the quad)
    EndPrimitive();
}
            

              
                Copy
              
            
          

Fragment Shader

ה-fragment shader יכול כעת להשתמש בקואורדינטות ה-UV שנוצרו על ידי ה-GS כדי להחיל טקסטורה.

            #version 300 es
precision mediump float;

in vec2 v_uv;
uniform sampler2D u_texture;
out vec4 outColor;

void main() {
    outColor = texture(u_texture, v_uv);
}
            

              
                Copy
              
            
          

עם הגדרה זו, תוכלו לצייר אלפי חלקיקים רק על ידי העברת באפר של נקודות תלת-ממדיות ל-GPU. ה-Geometry Shader מטפל במשימה המורכבת של הרחבת כל נקודה למרובע עם טקסטורה, מה שמפחית משמעותית את כמות הנתונים שאתם צריכים להעלות מה-CPU.

דוגמה מעשית 3: שינוי פרימיטיבים - רשתות מתפוצצות

Geometry Shaders אינם מיועדים רק ליצירת גאומטריה חדשה; הם מצוינים גם לשינוי פרימיטיבים קיימים. אפקט קלאסי הוא "רשת מתפוצצת", שבו כל משולש במודל נדחף החוצה מהמרכז.

Vertex Shader

ה-vertex shader שוב פשוט מאוד. אנחנו רק צריכים להעביר את מיקום הקודקוד והנורמל ל-Geometry Shader.

            #version 300 es

layout (location=0) in vec3 a_position;
layout (location=1) in vec3 a_normal;

// We don't need uniforms here because the GS will do the transform

out vec3 v_position;
out vec3 v_normal;

void main() {
    // Pass attributes directly to the Geometry Shader
    v_position = a_position;
    v_normal = a_normal;
    gl_Position = vec4(a_position, 1.0); // Temporary, GS will overwrite
}
            

              
                Copy
              
            
          

Geometry Shader

כאן אנו מעבדים משולש שלם בבת אחת. אנו מחשבים את הנורמל הגאומטרי שלו ואז דוחפים את הקודקודים שלו החוצה לאורך אותו נורמל.

            #version 300 es

layout (triangles) in;
layout (triangle_strip, max_vertices = 3) out;

uniform mat4 u_modelViewProjection;
uniform float u_explodeAmount;

in vec3 v_position[]; // Input is now an array
in vec3 v_normal[];

out vec3 f_normal; // Pass normal to fragment shader for lighting

void main() {
    // Get the positions of the three vertices of the input triangle
    vec3 p0 = v_position[0];
    vec3 p1 = v_position[1];
    vec3 p2 = v_position[2];

    // Calculate the face normal (not using vertex normals)
    vec3 v01 = p1 - p0;
    vec3 v02 = p2 - p0;
    vec3 faceNormal = normalize(cross(v01, v02));

    // --- Emit first vertex ---
    // Move it along the normal by the explode amount
    vec4 newPos0 = u_modelViewProjection * vec4(p0 + faceNormal * u_explodeAmount, 1.0);
    gl_Position = newPos0;
    f_normal = v_normal[0]; // Use original vertex normal for smooth lighting
    EmitVertex();

    // --- Emit second vertex ---
    vec4 newPos1 = u_modelViewProjection * vec4(p1 + faceNormal * u_explodeAmount, 1.0);
    gl_Position = newPos1;
    f_normal = v_normal[1];
    EmitVertex();

    // --- Emit third vertex ---
    vec4 newPos2 = u_modelViewProjection * vec4(p2 + faceNormal * u_explodeAmount, 1.0);
    gl_Position = newPos2;
    f_normal = v_normal[2];
    EmitVertex();

    EndPrimitive();
}
            

              
                Copy
              
            
          

על ידי שליטה ב-uniform בשם u_explodeAmount בקוד ה-JavaScript שלכם (למשל, עם סליידר או על בסיס זמן), תוכלו ליצור אפקט דינמי ומרשים חזותית שבו פאות המודל מתרחקות זו מזו. זה מדגים את יכולתו של ה-GS לבצע חישובים על פרימיטיב שלם כדי להשפיע על צורתו הסופית.

מקרי שימוש וטכניקות מתקדמות

מעבר לדוגמאות בסיסיות אלה, Geometry Shaders פותחים מגוון של טכניקות רינדור מתקדמות.

• גאומטריה פרוצדורלית: יצירת דשא, פרווה או סנפירים בזמן אמת. עבור כל משולש קלט במודל שטח, ניתן לייצר מספר מרובעים דקים וגבוהים כדי לדמות עשבים.
• הדמיית נורמלים ומשיקים: כלי ניפוי באגים פנטסטי. עבור כל קודקוד, ניתן לפלוט מקטע קו קטן המכוון לאורך וקטור הנורמל, המשיק או ה-bitangent שלו, מה שעוזר להמחיש חזותית את מאפייני פני השטח של המודל.
• רינדור בשכבות עם gl_Layer: זוהי טכניקה יעילה במיוחד. משתנה הפלט המובנה gl_Layer מאפשר לכם לכוון לאיזו שכבה של מערך framebuffer או לאיזו פאה של cubemap הפרימיטיב שנוצר צריך להיות מרונדר. מקרה שימוש עיקרי הוא רינדור מפות צל כל-כיווניות עבור מקורות אור נקודתיים. ניתן לחבר cubemap ל-framebuffer, ובקריאת ציור אחת, לעבור על כל 6 הפאות ב-Geometry Shader, להגדיר את gl_Layer מ-0 עד 5 ולהקרין את הגאומטריה על פאת הקובייה הנכונה. זה חוסך 6 קריאות ציור נפרדות מה-CPU.

אזהרת הביצועים: יש להשתמש בזהירות

עם כוח גדול באה אחריות גדולה. ל-Geometry Shaders יש מוניטין של קושי באופטימיזציה על ידי חומרת ה-GPU והם יכולים להפוך בקלות לצוואר בקבוק בביצועים אם לא משתמשים בהם נכון.

מדוע הם יכולים להיות איטיים?

1. שבירת מקביליות: מעבדים גרפיים משיגים את מהירותם באמצעות מקביליות עצומה. Vertex shaders הם מקביליים מאוד מכיוון שכל קודקוד מעובד באופן עצמאי. Geometry Shader, לעומת זאת, מעבד פרימיטיבים באופן סדרתי בתוך הקבוצה הקטנה שלו, וגודל הפלט משתנה. חוסר ניבוי זה משבש את זרימת העבודה הממוטבת היטב של ה-GPU.
2. רוחב פס זיכרון וחוסר יעילות במטמון: הקלט ל-GS הוא הפלט של כל שלב ה-vertex shading עבור פרימיטיב. הפלט של ה-GS מוזן לאחר מכן ל-rasterizer. שלב ביניים זה יכול להעמיס על זיכרון המטמון של ה-GPU, במיוחד אם ה-GS מגביר את הגאומטריה באופן משמעותי ("גורם ההגברה").
3. תקורה של הדרייבר: בחלק מהחומרות, במיוחד במעבדים גרפיים ניידים שהם יעד נפוץ ל-WebGL, השימוש ב-Geometry Shader יכול לאלץ את הדרייבר לעבור למסלול איטי יותר ופחות ממוטב.

מתי כדאי להשתמש ב-Geometry Shader?

למרות האזהרות, ישנם תרחישים שבהם GS הוא הכלי הנכון למשימה:

• גורם הגברה נמוך: כאשר מספר קודקודי הפלט אינו גדול באופן דרסטי ממספר קודקודי הקלט (למשל, יצירת מרובע בודד מנקודה, או פיצוץ משולש למשולש אחר).
• יישומים עם צוואר בקבוק ב-CPU: אם צוואר הבקבוק שלכם הוא ה-CPU ששולח יותר מדי קריאות ציור או יותר מדי נתונים, GS יכול להעביר את העבודה הזו ל-GPU. רינדור בשכבות הוא דוגמה מושלמת לכך.
• אלגוריתמים הדורשים סמיכות פרימיטיבים: עבור אפקטים שצריכים לדעת על שכניו של משולש, GS עם פרימיטיבים של סמיכות יכול להיות יעיל יותר מטכניקות מורכבות מרובות מעברים או חישוב מראש של נתונים ב-CPU.

חלופות ל-Geometry Shaders

תמיד שקלו חלופות לפני שאתם פונים ל-Geometry Shader, במיוחד אם הביצועים הם קריטיים:

• רינדור מבוסס מופעים (Instanced Rendering): לרינדור מספר עצום של אובייקטים זהים (כמו חלקיקים או עשבים), instancing הוא כמעט תמיד מהיר יותר. אתם מספקים רשת בודדת ובאפר של נתוני מופע (מיקום, סיבוב, צבע), וה-GPU מצייר את כל המופעים בקריאה אחת, ממוטבת ביותר.
• טריקים ב-Vertex Shader: ניתן להשיג הגברת גאומטריה מסוימת ב-vertex shader. על ידי שימוש ב-gl_VertexID ו-gl_InstanceID וטבלת חיפוש קטנה (למשל, מערך uniform), תוכלו לגרום ל-vertex shader לחשב את היסטי הפינות עבור מרובע בתוך קריאת ציור אחת באמצעות gl.POINTS כקלט. זה לעתים קרובות מהיר יותר ליצירת ספרייטים פשוטים.
• Compute Shaders: (לא ב-WebGL 2.0, אך רלוונטי להקשר) בממשקי API נייטיב כמו OpenGL, Vulkan ו-DirectX, Compute Shaders הם הדרך המודרנית, הגמישה יותר, ולעתים קרובות בעלת הביצועים הגבוהים יותר לביצוע חישובים כלליים על ה-GPU, כולל יצירת גאומטריה פרוצדורלית לתוך באפר.

מסקנה: כלי עוצמתי וניואנסי

WebGL Geometry Shaders הם תוספת משמעותית לארגז הכלים של גרפיקת הרשת. הם שוברים את פרדיגמת הקלט/פלט הקשיחה של 1:1 של ה-vertex shaders, ומעניקים למפתחים את הכוח ליצור, לשנות ולסנן פרימיטיבים גאומטריים באופן דינמי על ה-GPU. מיצירת ספרייטים של חלקיקים ופרטים פרוצדורליים ועד לאפשור טכניקות רינדור יעילות ביותר כמו רינדור cubemap במעבר יחיד, הפוטנציאל שלהם הוא עצום.

עם זאת, יש להשתמש בכוח זה מתוך הבנה של השלכות הביצועים שלו. הם אינם פתרון אוניברסלי לכל המשימות הקשורות לגאומטריה. תמיד בצעו פרופיילינג ליישום שלכם ושקלו חלופות כמו instancing, שעשויות להתאים יותר להגברה בנפח גבוה.

על ידי הבנת היסודות, התנסות עם יישומים מעשיים, ומודעות לביצועים, תוכלו לשלב ביעילות Geometry Shaders בפרויקטי WebGL 2.0 שלכם, ולדחוף את גבולות האפשרי בגרפיקת תלת-ממד בזמן אמת באינטרנט עבור קהל גלובלי.