Grafikas konveijera atraisīšana: Padziļināts ieskats WebGL ģeometrijas ēnotājos

Reāllaika 3D grafikas pasaulē izstrādātāji pastāvīgi meklē lielāku kontroli pār renderēšanas procesu. Gadiem ilgi standarta grafikas konveijers bija salīdzinoši fiksēts ceļš: virsotnes iekšā, pikseļi ārā. Programmējamo ēnotāju ieviešana to revolucionizēja, bet ilgu laiku ģeometrijas pamatstruktūra palika nemainīga starp virsotņu un fragmentu posmiem. WebGL 2.0, kas balstīts uz OpenGL ES 3.0, to mainīja, ieviešot jaudīgu, izvēles posmu: ģeometrijas ēnotāju.

Ģeometrijas ēnotāji (GS) sniedz izstrādātājiem vēl nebijušu spēju manipulēt ar ģeometriju tieši uz GPU. Tie var radīt jaunus primitīvus, iznīcināt esošos vai pilnībā mainīt to tipu. Iedomājieties, kā pārvērst vienu punktu par pilnvērtīgu četrstūri, izspiest spuras no trīsstūra vai renderēt visas sešas kubkartes skaldnes vienā zīmēšanas izsaukumā. Tā ir jauda, ko ģeometrijas ēnotājs sniedz jūsu pārlūkprogrammā balstītajām 3D lietojumprogrammām.

Šis visaptverošais ceļvedis jūs aizvedīs dziļā ieniršanā WebGL ģeometrijas ēnotājos. Mēs izpētīsim, kur tie iederas konveijerā, to pamatkoncepcijas, praktisko ieviešanu, jaudīgus lietošanas gadījumus un kritiskus veiktspējas apsvērumus globālai izstrādātāju auditorijai.

Modernais grafikas konveijers: Kur iederas ģeometrijas ēnotāji

Lai izprastu ģeometrijas ēnotāju unikālo lomu, vispirms atgriezīsimies pie modernā programmējamā grafikas konveijera, kāds tas pastāv WebGL 2.0:

1. Virsotņu ēnotājs: Šis ir pirmais programmējamais posms. Tas tiek izpildīts vienu reizi katrai virsotnei jūsu ievades datos. Tā galvenais uzdevums ir apstrādāt virsotņu atribūtus (piemēram, pozīciju, normāles un tekstūras koordinātes) un pārveidot virsotnes pozīciju no modeļa telpas uz apgriešanas telpu, izvadot `gl_Position` mainīgo. Tas nevar izveidot vai iznīcināt virsotnes; tā ievades un izvades attiecība vienmēr ir 1:1.
2. (Teselācijas ēnotāji - nav pieejami WebGL 2.0)
3. Ģeometrijas ēnotājs (izvēles): Šis ir mūsu uzmanības centrā. GS tiek palaists pēc virsotņu ēnotāja. Atšķirībā no sava priekšgājēja, tas vienlaikus darbojas ar pilnīgu primitīvu (punktu, līniju vai trīsstūri), kā arī ar tā blakus esošajām virsotnēm, ja tas tiek pieprasīts. Tā superspēja ir spēja mainīt ģeometrijas daudzumu un veidu. Tas var izvadīt nulle, vienu vai daudzus primitīvus katram ievades primitīvam.
4. Transformācijas atgriezeniskā saite (izvēles): Īpašs režīms, kas ļauj tvert virsotņu vai ģeometrijas ēnotāja izvadi atpakaļ buferī vēlākai lietošanai, apejot pārējo konveijeru. To bieži izmanto GPU bāzētām daļiņu simulācijām.
5. Rasterizācija: Fiksētas funkcijas (neprogrammējams) posms. Tas paņem primitīvus, ko izvada ģeometrijas ēnotājs (vai virsotņu ēnotājs, ja GS nav), un noskaidro, kurus ekrāna pikseļus tie pārklāj. Pēc tam tas ģenerē fragmentus (potenciālos pikseļus) šiem pārklātajiem apgabaliem.
6. Fragmentu ēnotājs: Šis ir pēdējais programmējamais posms. Tas tiek palaists vienu reizi katram fragmentam, ko ģenerējis rasterizētājs. Tā galvenais uzdevums ir noteikt pikseļa galīgo krāsu, ko tas dara, izvadot uz mainīgo, piemēram, `gl_FragColor` vai lietotāja definētu `out` mainīgo. Šeit tiek aprēķināts apgaismojums, teksturēšana un citi efekti katram pikselim.
7. Darbības katram paraugam: Pēdējais fiksētās funkcijas posms, kurā notiek dziļuma pārbaude, trafareta pārbaude un sapludināšana, pirms galīgā pikseļa krāsa tiek ierakstīta kadru buferī.

Ģeometrijas ēnotāja stratēģiskā pozīcija starp virsotņu apstrādi un rasterizāciju ir tas, kas to padara tik jaudīgu. Tam ir piekļuve visām primitīva virsotnēm, ļaujot veikt aprēķinus, kas nav iespējami virsotņu ēnotājā, kurš vienlaikus redz tikai vienu virsotni.

Ģeometrijas ēnotāju pamatjēdzieni

Lai apgūtu ģeometrijas ēnotājus, jums ir jāizprot to unikālā sintakse un izpildes modelis. Tie fundamentāli atšķiras no virsotņu un fragmentu ēnotājiem.

GLSL versija

Ģeometrijas ēnotāji ir WebGL 2.0 funkcija, kas nozīmē, ka jūsu GLSL kodam jāsākas ar versijas direktīvu priekš OpenGL ES 3.0:

#version 300 es

Ievades un izvades primitīvi

Vissvarīgākā GS daļa ir tā ievades un izvades primitīvu tipu definēšana, izmantojot `layout` kvalifikatorus. Tas norāda GPU, kā interpretēt ienākošās virsotnes un kāda veida primitīvus jūs plānojat veidot.

• Ievades izkārtojumi:
  • points: Saņem atsevišķus punktus.
  • lines: Saņem 2 virsotņu līniju segmentus.
  • triangles: Saņem 3 virsotņu trīsstūrus.
  • lines_adjacency: Saņem līniju ar tās divām blakus esošajām virsotnēm (kopā 4).
  • triangles_adjacency: Saņem trīsstūri ar tā trim blakus esošajām virsotnēm (kopā 6). Blakus esošās informācija ir noderīga tādiem efektiem kā silueta kontūru ģenerēšana.
• Izvades izkārtojumi:
  • points: Izvada atsevišķus punktus.
  • line_strip: Izvada savienotu līniju sēriju.
  • triangle_strip: Izvada savienotu trīsstūru sēriju, kas bieži ir efektīvāk nekā izvadīt atsevišķus trīsstūrus.

Jums ir arī jānorāda maksimālais virsotņu skaits, ko ēnotājs izvadīs vienam ievades primitīvam, izmantojot `max_vertices`. Tas ir stingrs ierobežojums, ko GPU izmanto resursu piešķiršanai. Šī ierobežojuma pārsniegšana izpildes laikā nav atļauta.

Tipiska GS deklarācija izskatās šādi:

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

Šis ēnotājs kā ievadi pieņem trīsstūrus un sola izvadīt trīsstūru virkni ar ne vairāk kā 4 virsotnēm katram ievades trīsstūrim.

Izpildes modelis un iebūvētās funkcijas

Ģeometrijas ēnotāja `main()` funkcija tiek izsaukta vienu reizi katram ievades primitīvam, nevis katrai virsotnei.

• Ievades dati: Ievade no virsotņu ēnotāja tiek saņemta kā masīvs. Iebūvētais mainīgais `gl_in` ir struktūru masīvs, kas satur virsotņu ēnotāja izvades (piemēram, `gl_Position`) katrai ievades primitīva virsotnei. Tam piekļūst šādi: `gl_in[0].gl_Position`, `gl_in[1].gl_Position` utt.
• Izvades ģenerēšana: Jūs nevis vienkārši atgriežat vērtību. Tā vietā jūs veidojat jaunus primitīvus virsotni pa virsotnei, izmantojot divas galvenās funkcijas:
  • EmitVertex(): Šī funkcija paņem visu jūsu `out` mainīgo (ieskaitot `gl_Position`) pašreizējās vērtības un pievieno tās kā jaunu virsotni pašreizējai izvades primitīvu virknei.
  • EndPrimitive(): Šī funkcija signalizē, ka esat pabeidzis pašreizējā izvades primitīva (piemēram, punkta, līnijas virknē vai trīsstūra virknē) konstruēšanu. Pēc šīs funkcijas izsaukšanas varat sākt emitēt virsotnes jaunam primitīvam.

Plūsma ir vienkārša: iestatiet savus izvades mainīgos, izsauciet `EmitVertex()`, atkārtojiet to visām jaunā primitīva virsotnēm un pēc tam izsauciet `EndPrimitive()`.

Ģeometrijas ēnotāja iestatīšana JavaScript

Ģeometrijas ēnotāja integrēšana jūsu WebGL 2.0 lietojumprogrammā ietver dažus papildu soļus ēnotāju kompilēšanas un saistīšanas procesā. Process ir ļoti līdzīgs virsotņu un fragmentu ēnotāju iestatīšanai.

1. Iegūstiet WebGL 2.0 kontekstu: Pārliecinieties, ka no sava audekla elementa pieprasāt `"webgl2"` kontekstu. Ja tas neizdodas, pārlūkprogramma neatbalsta WebGL 2.0.
2. Izveidojiet ēnotāju: Izmantojiet `gl.createShader()`, bet šoreiz kā tipu norādiet `gl.GEOMETRY_SHADER`.

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

3. Nodrošiniet avotu un kompilējiet: Tāpat kā ar citiem ēnotājiem, izmantojiet `gl.shaderSource()` un `gl.compileShader()`.

   gl.shaderSource(geometryShader, geometryShaderSource);
gl.compileShader(geometryShader);
   Pārbaudiet kompilācijas kļūdas, izmantojot `gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)`.

4. Pievienojiet un saistiet: Pievienojiet kompilēto ģeometrijas ēnotāju savai ēnotāju programmai kopā ar virsotņu un fragmentu ēnotājiem pirms saistīšanas.

   const program = gl.createProgram();
gl.attachShader(program, vertexShader);
gl.attachShader(program, geometryShader);
gl.attachShader(program, fragmentShader);
gl.linkProgram(program);
   Pārbaudiet saistīšanas kļūdas, izmantojot `gl.getProgramParameter(program, gl.LINK_STATUS)`.

Tas arī viss! Pārējais jūsu WebGL kods buferu, atribūtu un uniformu iestatīšanai, kā arī pēdējais zīmēšanas izsaukums (`gl.drawArrays` vai `gl.drawElements`) paliek nemainīgs. GPU automātiski izsauc ģeometrijas ēnotāju, ja tas ir daļa no saistītās programmas.

Praktisks piemērs 1: Caurlaides ēnotājs

Ģeometrijas ēnotāju "sveika, pasaule" ir caurlaides ēnotājs. Tas pieņem primitīvu kā ievadi un izvada tieši to pašu primitīvu bez jebkādām izmaiņām. Tas ir lielisks veids, kā pārbaudīt, vai jūsu iestatījumi darbojas pareizi, un izprast pamata datu plūsmu.

Virsotņu ēnotājs

Virsotņu ēnotājs ir minimāls. Tas vienkārši pārveido virsotni un padod tās pozīciju tālāk.

            #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
              
            
          

Ģeometrijas ēnotājs

Šeit mēs pieņemam trīsstūri un izvadām to pašu trīsstūri.

            #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
              
            
          

Fragmentu ēnotājs

Fragmentu ēnotājs vienkārši izvada vienkrāsainu krāsu.

            #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
              
            
          

Kad jūs to palaidīsiet, jūs redzēsiet savu sākotnējo ģeometriju renderētu tieši tā, kā tā būtu bez ģeometrijas ēnotāja. Tas apstiprina, ka dati pareizi plūst caur jauno posmu.

Praktisks piemērs 2: Primitīvu ģenerēšana - no punktiem uz četrstūriem

Šis ir viens no visbiežāk sastopamajiem un jaudīgākajiem ģeometrijas ēnotāja pielietojumiem: amplifikācija. Mēs ņemsim vienu punktu kā ievadi un no tā ģenerēsim četrstūri. Tas ir pamats GPU bāzētām daļiņu sistēmām, kur katra daļiņa ir pret kameru vērsts billboards.

Pieņemsim, ka mūsu ievade ir punktu kopa, kas zīmēta ar `gl.drawArrays(gl.POINTS, ...)`.

Virsotņu ēnotājs

Virsotņu ēnotājs joprojām ir vienkāršs. Tas aprēķina punkta pozīciju apgriešanas telpā. Mēs arī nododam tālāk sākotnējo pasaules telpas pozīciju, kas var būt noderīga.

            #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
              
            
          

Ģeometrijas ēnotājs

Šeit notiek maģija. Mēs ņemam vienu punktu un ap to veidojam četrstūri.

            #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
              
            
          

Fragmentu ēnotājs

Fragmentu ēnotājs tagad var izmantot GS ģenerētās UV koordinātas, lai piemērotu tekstūru.

            #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
              
            
          

Ar šo iestatījumu jūs varat uzzīmēt tūkstošiem daļiņu, vienkārši nododot GPU 3D punktu buferi. Ģeometrijas ēnotājs veic sarežģīto uzdevumu, paplašinot katru punktu par teksturētu četrstūri, ievērojami samazinot datu apjomu, kas jāaugšupielādē no CPU.

Praktisks piemērs 3: Primitīvu transformācija - eksplodējoši tīkli

Ģeometrijas ēnotāji nav domāti tikai jaunas ģeometrijas radīšanai; tie ir arī lieliski piemēroti esošo primitīvu modificēšanai. Klasisks efekts ir "eksplodējošs tīkls", kur katrs modeļa trīsstūris tiek izspiests uz āru no centra.

Virsotņu ēnotājs

Virsotņu ēnotājs atkal ir ļoti vienkāršs. Mums tikai jāpadod virsotnes pozīcija un normāle uz ģeometrijas ēnotāju.

            #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
              
            
          

Ģeometrijas ēnotājs

Šeit mēs apstrādājam veselu trīsstūri uzreiz. Mēs aprēķinām tā ģeometrisko normāli un pēc tam izspiežam tā virsotnes uz āru pa šo normāli.

            #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
              
            
          

Kontrolējot `u_explodeAmount` uniformu savā JavaScript kodā (piemēram, ar slīdni vai balstoties uz laiku), jūs varat izveidot dinamisku un vizuāli iespaidīgu efektu, kur modeļa skaldnes lido prom viena no otras. Tas demonstrē GS spēju veikt aprēķinus ar veselu primitīvu, lai ietekmētu tā galīgo formu.

Papildu lietošanas gadījumi un tehnikas

Papildus šiem pamatpiemēriem, ģeometrijas ēnotāji paver virkni progresīvu renderēšanas tehniku.

• Procesuālā ģeometrija: Ģenerējiet zāli, kažoku vai spuras reāllaikā. Katram ievades trīsstūrim uz reljefa modeļa jūs varētu ģenerēt vairākus plānus, garus četrstūrus, lai simulētu zāles stiebrus.
• Normāļu un tangenšu vizualizācija: Fantastisks atkļūdošanas rīks. Katrai virsotnei jūs varat izvadīt nelielu līnijas segmentu, kas orientēts pa tās normāles, tangentes vai bitangentes vektoru, palīdzot vizualizēt modeļa virsmas īpašības.
• Slāņainā renderēšana ar `gl_Layer`: Šī ir ļoti efektīva tehnika. Iebūvētais izvades mainīgais `gl_Layer` ļauj jums norādīt, kurā kadru bufera masīva slānī vai kurā kubkartes skaldnē jārenderē izvades primitīvs. Galvenais pielietojums ir visvirzienu ēnu karšu renderēšana punktveida gaismām. Jūs varat piesaistīt kubkarti kadru buferim un vienā zīmēšanas izsaukumā iterēt cauri visām 6 skaldnēm ģeometrijas ēnotājā, iestatot `gl_Layer` no 0 līdz 5 un projicējot ģeometriju uz pareizo kuba skaldni. Tas ļauj izvairīties no 6 atsevišķiem zīmēšanas izsaukumiem no CPU.

Veiktspējas brīdinājums: Rīkoties uzmanīgi

Ar lielu spēku nāk liela atbildība. Ģeometrijas ēnotājus GPU aparatūrai ir bēdīgi grūti optimizēt, un tie var viegli kļūt par veiktspējas vājo vietu, ja tos lieto nepareizi.

Kāpēc tie var būt lēni?

1. Paralēlisma pārtraukšana: GPU sasniedz savu ātrumu, pateicoties masveida paralēlismam. Virsotņu ēnotāji ir ļoti paralēli, jo katra virsotne tiek apstrādāta neatkarīgi. Tomēr ģeometrijas ēnotājs apstrādā primitīvus secīgi savā nelielajā grupā, un izvades lielums ir mainīgs. Šī neprognozējamība traucē GPU augsti optimizēto darbplūsmu.
2. Atmiņas joslas platums un kešatmiņas neefektivitāte: GS ievade ir visa virsotņu ēnošanas posma izvade vienam primitīvam. Pēc tam GS izvade tiek padota rasterizētājam. Šis starpposms var noslogot GPU kešatmiņu, īpaši, ja GS ievērojami pastiprina ģeometriju ("amplifikācijas faktors").
3. Draivera pieskaitāmās izmaksas: Dažās aparatūrās, īpaši mobilajos GPU, kas ir bieži WebGL mērķi, ģeometrijas ēnotāja izmantošana var piespiest draiveri izmantot lēnāku, mazāk optimizētu ceļu.

Kad jums vajadzētu izmantot ģeometrijas ēnotāju?

Neskatoties uz brīdinājumiem, ir scenāriji, kuros GS ir pareizais rīks darbam:

• Zems amplifikācijas faktors: Kad izvades virsotņu skaits nav krasi lielāks par ievades virsotņu skaitu (piemēram, ģenerējot vienu četrstūri no punkta vai eksplodējot trīsstūri citā trīsstūrī).
• CPU ierobežotas lietojumprogrammas: Ja jūsu vājā vieta ir CPU, kas sūta pārāk daudz zīmēšanas izsaukumu vai pārāk daudz datu, GS var pārcelt šo darbu uz GPU. Slāņainā renderēšana ir lielisks piemērs tam.
• Algoritmi, kas prasa primitīvu blakusesamību: Efektiem, kuriem nepieciešams zināt par trīsstūra kaimiņiem, GS ar blakus primitīviem var būt efektīvāks nekā sarežģītas daudzsoļu tehnikas vai datu iepriekšēja aprēķināšana uz CPU.

Alternatīvas ģeometrijas ēnotājiem

Vienmēr apsveriet alternatīvas, pirms ķeraties pie ģeometrijas ēnotāja, īpaši, ja veiktspēja ir kritiska:

• Instancētā renderēšana: Lai renderētu milzīgu skaitu identisku objektu (piemēram, daļiņas vai zāles stiebrus), instancēšana gandrīz vienmēr ir ātrāka. Jūs nodrošiniet vienu tīklu un instanču datu buferi (pozīcija, rotācija, krāsa), un GPU uzzīmē visas instances vienā, augsti optimizētā izsaukumā.
• Virsotņu ēnotāja triki: Jūs varat panākt zināmu ģeometrijas amplifikāciju virsotņu ēnotājā. Izmantojot `gl_VertexID` un `gl_InstanceID` un nelielu uzmeklēšanas tabulu (piemēram, uniformu masīvu), jūs varat likt virsotņu ēnotājam aprēķināt stūru nobīdes četrstūrim vienā zīmēšanas izsaukumā, izmantojot `gl.POINTS` kā ievadi. Tas bieži ir ātrāk vienkāršu spraitu ģenerēšanai.
• Aprēķinu ēnotāji: (Nav WebGL 2.0, bet svarīgi kontekstam) Vietējās API, piemēram, OpenGL, Vulkan un DirectX, aprēķinu ēnotāji ir moderns, elastīgāks un bieži vien veiktspējīgāks veids, kā veikt vispārējas nozīmes GPU aprēķinus, ieskaitot procesuālas ģeometrijas ģenerēšanu buferī.

Secinājums: Spēcīgs un niansēts rīks

WebGL ģeometrijas ēnotāji ir nozīmīgs papildinājums tīmekļa grafikas rīkkopai. Tie lauž stingro 1:1 ievades/izvades paradigmu virsotņu ēnotājiem, dodot izstrādātājiem spēju dinamiski radīt, modificēt un atlasīt ģeometriskus primitīvus uz GPU. No daļiņu spraitu un procesuālo detaļu ģenerēšanas līdz ļoti efektīvu renderēšanas tehniku, piemēram, viena piegājiena kubkartes renderēšanas, iespējošanai, to potenciāls ir milzīgs.

Tomēr šī jauda ir jālieto ar izpratni par tās ietekmi uz veiktspēju. Tie nav universāls risinājums visiem ar ģeometriju saistītiem uzdevumiem. Vienmēr profilējiet savu lietojumprogrammu un apsveriet alternatīvas, piemēram, instancēšanu, kas varētu būt labāk piemērota liela apjoma amplifikācijai.

Izprotot pamatus, eksperimentējot ar praktiskiem pielietojumiem un apzinoties veiktspēju, jūs varat efektīvi integrēt ģeometrijas ēnotājus savos WebGL 2.0 projektos, paplašinot reāllaika 3D grafikas iespēju robežas tīmeklī globālai auditorijai.