भूमितीचे अनावरण: WebGL च्या मेश शेडर टास्क ॲम्प्लिफिकेशन पाइपलाइनचा सखोल अभ्यास

वेब आता एक स्थिर, द्विमितीय माध्यम राहिलेले नाही. ते आता आकर्षक उत्पादन कॉन्फिगरेटर आणि आर्किटेक्चरल व्हिज्युअलायझेशनपासून ते जटिल डेटा मॉडेल आणि पूर्ण-विकसित गेम्सपर्यंत, समृद्ध, विस्मयकारक 3D अनुभवांसाठी एक जिवंत व्यासपीठ बनले आहे. तथापि, या उत्क्रांतीमुळे ग्राफिक्स प्रोसेसिंग युनिट (GPU) वर अभूतपूर्व मागण्या येतात. अनेक वर्षांपासून, मानक रिअल-टाइम ग्राफिक्स पाइपलाइन, जरी शक्तिशाली असली तरी, ती जुनी झाली आहे, आणि आधुनिक ॲप्लिकेशन्सना आवश्यक असलेल्या भूमितीय जटिलतेसाठी अनेकदा अडथळा ठरते.

WEBGL_mesh_shader एक्सटेंशनद्वारे आता वेबवर उपलब्ध असलेले मेश शेडर पाइपलाइन हे एक महत्त्वपूर्ण वैशिष्ट्य आहे. हे नवीन मॉडेल आपण GPU वर भूमिती कशी पाहतो आणि प्रक्रिया करतो हे पूर्णपणे बदलते. याच्या केंद्रस्थानी एक शक्तिशाली संकल्पना आहे: टास्क ॲम्प्लिफिकेशन (Task Amplification). हे केवळ एक वाढीव अपडेट नाही; ही एक क्रांतिकारक झेप आहे जी शेड्युलिंग आणि भूमिती निर्मितीचे तर्कशास्त्र CPU पासून थेट GPU च्या अत्यंत समांतर आर्किटेक्चरवर हलवते, ज्यामुळे वेब ब्राउझरमध्ये पूर्वी अव्यवहार्य किंवा अशक्य असलेल्या शक्यता खुल्या होतात.

हा सर्वसमावेशक मार्गदर्शक तुम्हाला मेश शेडर भूमिती पाइपलाइनच्या सखोल अभ्यासात घेऊन जाईल. आपण त्याचे आर्किटेक्चर शोधू, टास्क आणि मेश शेडर्सच्या विशिष्ट भूमिका समजून घेऊ, आणि दृष्यदृष्ट्या आकर्षक आणि कार्यक्षम वेब ॲप्लिकेशन्सच्या पुढच्या पिढीची निर्मिती करण्यासाठी टास्क ॲम्प्लिफिकेशनचा कसा उपयोग केला जाऊ शकतो हे उघड करू.

एक छोटा फ्लॅशबॅक: पारंपरिक भूमिती पाइपलाइनच्या मर्यादा

मेश शेडर्सच्या नाविन्याची खऱ्या अर्थाने प्रशंसा करण्यासाठी, आपल्याला प्रथम ते ज्या पाइपलाइनची जागा घेत आहेत ती समजून घेणे आवश्यक आहे. अनेक दशकांपासून, रिअल-टाइम ग्राफिक्सवर एका तुलनेने निश्चित-फंक्शन पाइपलाइनचे वर्चस्व आहे:

1. व्हर्टेक्स शेडर: वैयक्तिक व्हर्टिसेसवर प्रक्रिया करते, त्यांना स्क्रीन स्पेसमध्ये रूपांतरित करते.
2. (पर्यायी) टेसेलेशन शेडर्स: अधिक सूक्ष्म तपशील तयार करण्यासाठी भूमितीच्या पॅचेसचे उपविभाजन करते.
3. (पर्यायी) जॉमेट्री शेडर: फ्लायवर प्रिमिटिव्हज (पॉइंट्स, लाइन्स, त्रिकोण) तयार किंवा नष्ट करू शकते.
4. रास्टरायझर: प्रिमिटिव्हजला पिक्सेलमध्ये रूपांतरित करते.
5. फ्रॅगमेंट शेडर: प्रत्येक पिक्सेलच्या अंतिम रंगाची गणना करते.

या मॉडेलने आपल्याला चांगली सेवा दिली, परंतु त्यात काही अंगभूत मर्यादा आहेत, विशेषतः जेव्हा दृश्यांची जटिलता वाढते:

• CPU-बाउंड ड्रॉ कॉल्स: नक्की काय काढायचे आहे हे ठरवण्याचे मोठे काम CPU वर असते. यामध्ये फ्रस्टम कलिंग (कॅमेऱ्याच्या दृश्याबाहेरील वस्तू काढून टाकणे), ऑक्लूजन कलिंग (इतर वस्तूंनी लपलेल्या वस्तू काढून टाकणे), आणि लेव्हल-ऑफ-डिटेल (LOD) सिस्टम्सचे व्यवस्थापन करणे यांचा समावेश होतो. लाखो वस्तू असलेल्या दृश्यासाठी, यामुळे CPU मुख्य अडथळा बनू शकतो, जो भुकेल्या GPU ला पुरेसा डेटा पुरवू शकत नाही.
• कठोर इनपुट रचना: ही पाइपलाइन एका कठोर इनपुट-प्रोसेसिंग मॉडेलवर तयार केली आहे. इनपुट असेंबलर एकामागून एक व्हर्टिसेस पुरवतो, आणि शेडर्स त्यांच्यावर तुलनेने मर्यादित पद्धतीने प्रक्रिया करतात. हे आधुनिक GPU आर्किटेक्चर्ससाठी आदर्श नाही, जे सुसंगत, समांतर डेटा प्रक्रियेत उत्कृष्ट आहेत.
• अकार्यक्षम ॲम्प्लिफिकेशन: जॉमेट्री शेडर्सनी भूमिती ॲम्प्लिफिकेशनला (इनपुट प्रिमिटिव्हमधून नवीन त्रिकोण तयार करणे) परवानगी दिली असली तरी, ते अत्यंत अकार्यक्षम होते. त्यांचे आउटपुट वर्तन हार्डवेअरसाठी अनेकदा अनपेक्षित होते, ज्यामुळे कार्यक्षमतेच्या समस्या निर्माण झाल्या आणि अनेक मोठ्या ऍप्लिकेशन्ससाठी ते अव्यवहार्य ठरले.
• व्यर्थ काम: पारंपरिक पाइपलाइनमध्ये, जर तुम्ही रेंडर करण्यासाठी एक त्रिकोण पाठवला, तर व्हर्टेक्स शेडर तीन वेळा चालेल, जरी तो त्रिकोण शेवटी कल (cull) झाला किंवा बॅक-फेसिंग पिक्सेल-पातळ स्लायव्हर असला तरीही. अंतिम प्रतिमेत काहीही योगदान न देणाऱ्या भूमितीवर बरीच प्रक्रिया शक्ती खर्च होते.

विचारसरणीतील बदल: मेश शेडर पाइपलाइनची ओळख

मेश शेडर पाइपलाइन व्हर्टेक्स, टेसेलेशन, आणि जॉमेट्री शेडरच्या टप्प्यांना एका नवीन, अधिक लवचिक द्वि-स्तरीय मॉडेलने बदलते:

1. टास्क शेडर (पर्यायी): एक उच्च-स्तरीय नियंत्रण टप्पा जो किती काम करायचे आहे हे ठरवतो. याला ॲम्प्लिफिकेशन शेडर असेही म्हणतात.
2. मेश शेडर: हा मुख्य कार्याचा टप्पा आहे जो डेटाच्या बॅचेसवर काम करून "मेशलेट्स" नावाचे भूमितीचे लहान, स्वयंपूर्ण पॅकेट तयार करतो.

हा नवीन दृष्टिकोन रेंडरिंगच्या तत्त्वज्ञानातच बदल घडवून आणतो. CPU ने प्रत्येक ऑब्जेक्टसाठी प्रत्येक ड्रॉ कॉलचे सूक्ष्म-व्यवस्थापन करण्याऐवजी, तो आता एकच, शक्तिशाली ड्रॉ कमांड देऊ शकतो जो GPU ला सांगतो: "हे एका जटिल दृश्याचे उच्च-स्तरीय वर्णन आहे; तपशील तुम्ही ठरवा."

GPU, टास्क आणि मेश शेडर्सचा वापर करून, नंतर कलिंग, LOD निवड, आणि प्रोसिजरल जनरेशन अत्यंत समांतर पद्धतीने करू शकतो, आणि केवळ तेच काम सुरू करतो जे प्रत्यक्षात दिसणाऱ्या भूमितीला निर्माण करण्यासाठी आवश्यक आहे. हे GPU-चालित रेंडरिंग पाइपलाइनचे सार आहे, आणि कार्यक्षमता आणि स्केलेबिलिटीसाठी हे गेम-चेंजर आहे.

संचालक: टास्क (ॲम्प्लिफिकेशन) शेडर समजून घेणे

टास्क शेडर हा नवीन पाइपलाइनचा मेंदू आहे आणि त्याच्या अविश्वसनीय शक्तीची किल्ली आहे. हा एक पर्यायी टप्पा आहे, परंतु "ॲम्प्लिफिकेशन" येथेच होते. त्याची प्राथमिक भूमिका व्हर्टिसेस किंवा त्रिकोण निर्माण करणे नाही, तर वर्क डिस्पॅचर म्हणून काम करणे आहे.

टास्क शेडर म्हणजे काय?

टास्क शेडरला एका मोठ्या बांधकाम प्रकल्पाच्या प्रोजेक्ट मॅनेजरप्रमाणे समजा. CPU मॅनेजरला "शहराचा एक जिल्हा तयार करा" असे उच्च-स्तरीय ध्येय देतो. प्रोजेक्ट मॅनेजर (टास्क शेडर) स्वतः विटा लावत नाही. त्याऐवजी, तो एकूण कामाचे मूल्यांकन करतो, ब्लू प्रिंट्स तपासतो आणि कोणत्या बांधकाम टीम्स (मेश शेडर वर्कग्रुप्स) आवश्यक आहेत आणि किती हे ठरवतो. तो ठरवू शकतो की एखादी इमारत आवश्यक नाही (कलिंग) किंवा विशिष्ट क्षेत्रासाठी दहा टीम्सची आवश्यकता आहे तर दुसऱ्यासाठी फक्त दोन.

तांत्रिक भाषेत, टास्क शेडर एक कंप्यूट-सारखा वर्कग्रुप म्हणून चालतो. तो मेमरीमध्ये प्रवेश करू शकतो, जटिल गणना करू शकतो, आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, किती मेश शेडर वर्कग्रुप्स सुरू करायचे हे ठरवू शकतो. हा निर्णय त्याच्या शक्तीचा गाभा आहे.

ॲम्प्लिफिकेशनची शक्ती

'ॲम्प्लिफिकेशन' हा शब्द टास्क शेडरच्या स्वतःचा एक वर्कग्रुप घेऊन शून्य, एक किंवा अनेक मेश शेडर वर्कग्रुप्स सुरू करण्याच्या क्षमतेतून आला आहे. ही क्षमता परिवर्तनीय आहे:

• शून्य लाँच करा: जर टास्क शेडरने ठरवले की एखादी वस्तू किंवा दृश्याचा भाग दिसत नाही (उदा. कॅमेऱ्याच्या फ्रस्टमच्या बाहेर), तर तो फक्त शून्य मेश शेडर वर्कग्रुप्स सुरू करण्याचे निवडू शकतो. त्या वस्तूशी संबंधित सर्व संभाव्य काम पुढे प्रक्रिया न होताच नाहीसे होते. हे GPU वर पूर्णपणे केलेले अत्यंत कार्यक्षम कलिंग आहे.
• एक लाँच करा: हा एक सरळ पास-थ्रू आहे. टास्क शेडर वर्कग्रुप ठरवतो की एका मेश शेडर वर्कग्रुपची आवश्यकता आहे.
• अनेक लाँच करा: प्रोसिजरल जनरेशनसाठी जादू इथेच घडते. एकच टास्क शेडर वर्कग्रुप काही इनपुट पॅरामीटर्सचे विश्लेषण करू शकतो आणि हजारो मेश शेडर वर्कग्रुप्स सुरू करण्याचा निर्णय घेऊ शकतो. उदाहरणार्थ, तो एका शेतातील प्रत्येक गवताच्या पात्यासाठी किंवा दाट क्लस्टरमधील प्रत्येक लघुग्रहासाठी एक वर्कग्रुप सुरू करू शकतो, हे सर्व CPU कडून एकाच डिस्पॅच कमांडमधून होते.

टास्क शेडर GLSL चे एक संकल्पनात्मक स्वरूप

जरी तपशील क्लिष्ट होऊ शकतात, तरी GLSL (WebGL एक्सटेंशनसाठी) मधील मूळ ॲम्प्लिफिकेशन यंत्रणा आश्चर्यकारकपणे सोपी आहे. ती `EmitMeshTasksEXT()` फंक्शनभोवती फिरते.

टीप: हे एक सोपे, संकल्पनात्मक उदाहरण आहे.

#version 310 es #extension GL_EXT_mesh_shader : require layout(local_size_x = 32, local_size_y = 1, local_size_z = 1) in; // CPU कडून पाठवलेले युनिफॉर्म्स uniform mat4 u_viewProjectionMatrix; uniform uint u_totalObjectCount; // अनेक वस्तूंसाठी बाउंडिंग स्फिअर्स असलेला बफर struct BoundingSphere { vec4 centerAndRadius; }; layout(std430, binding = 0) readonly buffer ObjectBounds { BoundingSphere bounds[]; } objectBounds; void main() { // वर्कग्रुपमधील प्रत्येक थ्रेड वेगळी वस्तू तपासू शकतो uint objectIndex = gl_GlobalInvocationID.x; if (objectIndex >= u_totalObjectCount) { return; } // या वस्तूच्या बाउंडिंग स्फिअरसाठी GPU वर फ्रस्टम कलिंग करा BoundingSphere sphere = objectBounds.bounds[objectIndex]; bool isVisible = isSphereInFrustum(sphere.centerAndRadius, u_viewProjectionMatrix); // जर ते दिसत असेल, तर ते काढण्यासाठी एक मेश शेडर वर्कग्रुप लाँच करा. // टीप: हे तर्क अधिक जटिल असू शकते, दिसणाऱ्या वस्तूंची // संख्या मोजण्यासाठी ॲटॉमिक्स वापरून आणि एका थ्रेडने त्या सर्वांसाठी डिस्पॅच करून. if (isVisible) { // हे GPU ला मेश टास्क लाँच करण्यास सांगते. पॅरामीटर्सचा वापर // मेश शेडर वर्कग्रुपला माहिती देण्यासाठी केला जाऊ शकतो. // सोपेपणासाठी, आम्ही कल्पना करतो की प्रत्येक टास्क शेडर इन्व्होकेशन थेट मेश टास्कशी मॅप होऊ शकतो. // अधिक वास्तववादी परिस्थितीत एकाच थ्रेडमधून ग्रुपिंग आणि डिस्पॅचिंगचा समावेश असतो. // एक सोपे संकल्पनात्मक डिस्पॅच: // आम्ही असे मानू की प्रत्येक दिसणाऱ्या वस्तूला स्वतःचा टास्क मिळतो, जरी प्रत्यक्षात // एक टास्क शेडर इन्व्होकेशन अनेक मेश शेडर्स डिस्पॅच करण्याचे व्यवस्थापन करेल. EmitMeshTasksEXT(1u, 0u, 0u); // हे मुख्य ॲम्प्लिफिकेशन फंक्शन आहे } // जर दिसत नसेल, तर आम्ही काहीही करत नाही! या तपासणीच्या पलीकडे शून्य GPU खर्चात वस्तू कल केली जाते. }

वास्तविक परिस्थितीत, तुमच्याकडे वर्कग्रुपमधील एक थ्रेड परिणामांना एकत्र करून त्या वर्कग्रुपच्या जबाबदारीखाली असलेल्या सर्व दिसणाऱ्या वस्तूंसाठी एकच `EmitMeshTasksEXT` कॉल करू शकतो.

कार्यबल: भूमिती निर्मितीमध्ये मेश शेडरची भूमिका

एकदा टास्क शेडरने एक किंवा अधिक वर्कग्रुप्स डिस्पॅच केले की, मेश शेडर कार्यभार स्वीकारतो. जर टास्क शेडर प्रोजेक्ट मॅनेजर असेल, तर मेश शेडर ती कुशल बांधकाम टीम आहे जी प्रत्यक्षात भूमिती तयार करते.

वर्कग्रुप्सपासून मेशलेट्सपर्यंत

टास्क शेडरप्रमाणेच, मेश शेडर थ्रेड्सच्या सहकारी वर्कग्रुप म्हणून कार्यान्वित होतो. या संपूर्ण वर्कग्रुपचे एकत्रित ध्येय मेशलेट नावाचे भूमितीचे एक लहान बॅच तयार करणे हे आहे. मेशलेट म्हणजे फक्त व्हर्टिसेस आणि त्यांना जोडणारे प्रिमिटिव्हज (त्रिकोण) यांचा संग्रह. सामान्यतः, एका मेशलेटमध्ये कमी संख्येने व्हर्टिसेस (उदा. 128 पर्यंत) आणि त्रिकोण (उदा. 256 पर्यंत) असतात, हा आकार आधुनिक GPU कॅशे आणि प्रोसेसिंग मॉडेल्ससाठी अतिशय अनुकूल असतो.

हे व्हर्टेक्स शेडरपासून पूर्णपणे वेगळे आहे, ज्याला आपल्या शेजारील व्हर्टिसेसबद्दल काहीही माहिती नसायची. मेश शेडरमध्ये, वर्कग्रुपमधील सर्व थ्रेड्स मेमरी शेअर करू शकतात आणि मेशलेट कार्यक्षमतेने तयार करण्यासाठी त्यांच्या प्रयत्नांमध्ये समन्वय साधू शकतात.

व्हर्टिसेस आणि प्रिमिटिव्हज तयार करणे

एकच `gl_Position` परत करण्याऐवजी, एक मेश शेडर वर्कग्रुप त्याच्या मेशलेटसाठी संपूर्ण डेटासह आउटपुट ॲरे भरतो. थ्रेड्स व्हर्टेक्स पोझिशन्स, नॉर्मल्स, UV कोऑर्डिनेट्स आणि इतर ॲट्रिब्यूट्स या ॲरेंमध्ये लिहिण्यासाठी एकत्र काम करतात. ते प्रत्येक त्रिकोण कोणते व्हर्टिसेस बनवतात हे निर्दिष्ट करून प्रिमिटिव्हज देखील परिभाषित करतात.

मेश शेडरमधील अंतिम पायरी म्हणजे `SetMeshOutputsEXT()` सारखे फंक्शन कॉल करणे, जे त्याने नेमके किती व्हर्टिसेस आणि प्रिमिटिव्हज तयार केले आहेत हे घोषित करते. त्यानंतर हार्डवेअर हे मेशलेट घेते आणि ते थेट रास्टरायझरकडे पाठवते.

मेश शेडर GLSL चे एक संकल्पनात्मक स्वरूप

येथे एक साधा क्वाड तयार करणाऱ्या मेश शेडरचे संकल्पनात्मक उदाहरण आहे. थ्रेड्स त्यांच्या `gl_LocalInvocationID` च्या आधारावर कसे सहकार्य करतात ते लक्षात घ्या.

#version 310 es #extension GL_EXT_mesh_shader : require // आमच्या मेशलेटसाठी कमाल आउटपुट परिभाषित करा layout(max_vertices = 4, max_primitives = 2) out; layout(triangles) out; layout(local_size_x = 4, local_size_y = 1, local_size_z = 1) in; // आम्ही या बिल्ट-इन आउटपुट ॲरेंमध्ये व्हर्टेक्स डेटा लिहितो out gl_MeshVerticesEXT { vec4 position; vec2 uv; } vertices[]; // आम्ही या ॲरेमध्ये त्रिकोण इंडेक्सेस लिहितो out uint gl_MeshPrimitivesEXT[]; uniform mat4 u_modelViewProjectionMatrix; void main() { // या मेशलेटसाठी तयार करायचे एकूण व्हर्टिसेस आणि प्रिमिटिव्हज const uint vertexCount = 4; const uint primitiveCount = 2; // आम्ही प्रत्यक्षात किती व्हर्टिसेस आणि प्रिमिटिव्हज आउटपुट करत आहोत हे हार्डवेअरला सांगा SetMeshOutputsEXT(vertexCount, primitiveCount); // एका क्वाडसाठी व्हर्टेक्स पोझिशन्स आणि UVs परिभाषित करा vec4 positions[4] = vec4[4]( vec4(-0.5, 0.5, 0.0, 1.0), vec4(-0.5, -0.5, 0.0, 1.0), vec4(0.5, 0.5, 0.0, 1.0), vec4(0.5, -0.5, 0.0, 1.0) ); vec2 uvs[4] = vec2[4]( vec2(0.0, 1.0), vec2(0.0, 0.0), vec2(1.0, 1.0), vec2(1.0, 0.0) ); // वर्कग्रुपमधील प्रत्येक थ्रेडला एक व्हर्टेक्स तयार करू द्या uint id = gl_LocalInvocationID.x; if (id < vertexCount) { vertices[id].position = u_modelViewProjectionMatrix * positions[id]; vertices[id].uv = uvs[id]; } // पहिल्या दोन थ्रेड्सना क्वाडसाठी दोन त्रिकोण तयार करू द्या if (id == 0) { // पहिला त्रिकोण: 0, 1, 2 gl_MeshPrimitivesEXT[0] = 0u; gl_MeshPrimitivesEXT[1] = 1u; gl_MeshPrimitivesEXT[2] = 2u; } if (id == 1) { // दुसरा त्रिकोण: 1, 3, 2 gl_MeshPrimitivesEXT[3] = 1u; gl_MeshPrimitivesEXT[4] = 3u; gl_MeshPrimitivesEXT[5] = 2u; } }

व्यावहारिक जादू: टास्क ॲम्प्लिफिकेशनसाठी उपयोग

या पाइपलाइनची खरी शक्ती तेव्हा उघड होते जेव्हा आपण ती जटिल, वास्तविक-जगातील रेंडरिंग आव्हानांवर लागू करतो.

उपयोग १: प्रचंड प्रोसिजरल भूमिती निर्मिती

लाखो अद्वितीय लघुग्रहांसह एक दाट लघुग्रह क्षेत्राची कल्पना करा. जुन्या पाइपलाइनसह, CPU ला प्रत्येक लघुग्रहाचा व्हर्टेक्स डेटा तयार करावा लागला असता आणि प्रत्येकासाठी वेगळा ड्रॉ कॉल जारी करावा लागला असता, जो पूर्णपणे अव्यवहार्य दृष्टिकोन आहे.

मेश शेडर कार्यप्रवाह:

1. CPU एक एकल ड्रॉ कॉल जारी करतो: `drawMeshTasksEXT(1, 1)`. तो युनिफॉर्म बफरमध्ये क्षेत्राची त्रिज्या आणि लघुग्रहांची घनता यासारखे काही उच्च-स्तरीय पॅरामीटर्स देखील पाठवतो.
2. एकच टास्क शेडर वर्कग्रुप कार्यान्वित होतो. तो पॅरामीटर्स वाचतो आणि गणना करतो की, समजा, ५०,००० लघुग्रह आवश्यक आहेत. त्यानंतर तो `EmitMeshTasksEXT(50000, 0, 0)` कॉल करतो.
3. GPU समांतरपणे ५०,००० मेश शेडर वर्कग्रुप्स लाँच करतो.
4. प्रत्येक मेश शेडर वर्कग्रुप आपला अद्वितीय आयडी (`gl_WorkGroupID`) एक अद्वितीय लघुग्रहासाठी व्हर्टिसेस आणि त्रिकोण प्रोसिजरली तयार करण्यासाठी सीड म्हणून वापरतो.

याचा परिणाम म्हणजे एक प्रचंड, गुंतागुंतीचे दृश्य जे जवळजवळ संपूर्णपणे GPU वर तयार केले जाते, ज्यामुळे CPU ला भौतिकशास्त्र आणि AI सारख्या इतर कार्यांसाठी मोकळा वेळ मिळतो.

उपयोग २: मोठ्या प्रमाणावर GPU-चालित कलिंग

लाखो वैयक्तिक वस्तू असलेल्या तपशीलवार शहराच्या दृश्याचा विचार करा. CPU प्रत्येक फ्रेममध्ये प्रत्येक वस्तूची दृश्यमानता तपासू शकत नाही.

मेश शेडर कार्यप्रवाह:

1. CPU दृश्यातील प्रत्येक वस्तूसाठी बाउंडिंग व्हॉल्यूम्स (उदा. स्फिअर्स किंवा बॉक्सेस) असलेला एक मोठा बफर अपलोड करतो. हे एकदाच होते, किंवा फक्त वस्तू हलल्या तरच.
2. CPU एकच ड्रॉ कॉल जारी करतो, ज्यामुळे बाउंडिंग व्हॉल्यूम्सची संपूर्ण यादी समांतरपणे प्रक्रिया करण्यासाठी पुरेसे टास्क शेडर वर्कग्रुप्स लाँच होतात.
3. प्रत्येक टास्क शेडर वर्कग्रुपला बाउंडिंग व्हॉल्यूम यादीचा एक भाग नेमून दिला जातो. तो आपल्या नेमून दिलेल्या वस्तूंमधून जातो, प्रत्येकासाठी फ्रस्टम कलिंग (आणि संभाव्यतः ऑक्लूजन कलिंग) करतो, आणि किती दिसतात याची गणना करतो.
4. शेवटी, तो नेमके तितकेच मेश शेडर वर्कग्रुप्स लाँच करतो, आणि दिसणाऱ्या वस्तूंचे आयडी पास करतो.
5. प्रत्येक मेश शेडर वर्कग्रुपला एक ऑब्जेक्ट आयडी मिळतो, तो बफरमधून त्याचा मेश डेटा शोधतो, आणि रेंडरिंगसाठी संबंधित मेशलेट्स तयार करतो.

हे संपूर्ण कलिंग प्रक्रिया GPU वर हलवते, ज्यामुळे अशा जटिल दृश्यांना परवानगी मिळते जे CPU-आधारित दृष्टिकोनाला त्वरित अक्षम करेल.

उपयोग ३: डायनॅमिक आणि कार्यक्षम लेव्हल ऑफ डिटेल (LOD)

LOD प्रणाली कार्यक्षमतेसाठी महत्त्वपूर्ण आहेत, दूर असलेल्या वस्तूंसाठी सोप्या मॉडेल्सवर स्विच करतात. मेश शेडर्स ही प्रक्रिया अधिक सूक्ष्म आणि कार्यक्षम बनवतात.

मेश शेडर कार्यप्रवाह:

1. एका वस्तूचा डेटा मेशलेट्सच्या श्रेणीरचनेत पूर्व-प्रक्रिया केला जातो. अधिक खडबडीत LODs कमी, मोठे मेशलेट्स वापरतात.
2. या वस्तूसाठी एक टास्क शेडर कॅमेऱ्यापासून तिचे अंतर मोजतो.
3. अंतरावर आधारित, तो ठरवतो की कोणता LOD स्तर योग्य आहे. त्यानंतर तो त्या LOD साठी प्रति-मेशलेट आधारावर कलिंग करू शकतो. उदाहरणार्थ, मोठ्या वस्तूसाठी, तो वस्तूच्या मागच्या बाजूला असलेले न दिसणारे मेशलेट्स कल करू शकतो.
4. तो निवडलेल्या LOD च्या फक्त दिसणाऱ्या मेशलेट्ससाठी मेश शेडर वर्कग्रुप्स लाँच करतो.

हे सूक्ष्म, ऑन-द-फ्लाय LOD निवड आणि कलिंगला परवानगी देते जे संपूर्ण मॉडेल्स बदलणाऱ्या CPU पेक्षा खूपच अधिक कार्यक्षम आहे.

सुरुवात करणे: `WEBGL_mesh_shader` एक्सटेंशन वापरणे

प्रयोग करण्यास तयार आहात? वेबजीएलमध्ये मेश शेडर्ससह प्रारंभ करण्यासाठी येथे व्यावहारिक पायऱ्या आहेत.

सपोर्ट तपासणे

सर्वप्रथम, हे एक अत्याधुनिक वैशिष्ट्य आहे. वापरकर्त्याचा ब्राउझर आणि हार्डवेअर ते सपोर्ट करतात की नाही हे तुम्ही सत्यापित केले पाहिजे.

const gl = canvas.getContext('webgl2'); const meshShaderExtension = gl.getExtension('WEBGL_mesh_shader'); if (!meshShaderExtension) { console.error("Your browser or GPU does not support WEBGL_mesh_shader."); // पारंपरिक रेंडरिंग मार्गावर परत जा }

नवीन ड्रॉ कॉल

`drawArrays` आणि `drawElements` विसरा. नवीन पाइपलाइन एका नवीन कमांडद्वारे सुरू केली जाते. `getExtension` मधून मिळणाऱ्या एक्सटेंशन ऑब्जेक्टमध्ये नवीन फंक्शन्स असतील.

// १० टास्क शेडर वर्कग्रुप्स लाँच करा. // प्रत्येक वर्कग्रुपमध्ये शेडरमध्ये परिभाषित केलेला local_size असेल. meshShaderExtension.drawMeshTasksEXT(0, 10);

`count` आर्ग्युमेंट हे टास्क शेडरचे किती लोकल वर्कग्रुप्स लाँच करायचे हे निर्दिष्ट करते. जर तुम्ही टास्क शेडर वापरत नसाल, तर हे थेट मेश शेडर वर्कग्रुप्स लाँच करते.

शेडर संकलन आणि लिंकिंग

प्रक्रिया पारंपरिक GLSL सारखीच आहे, परंतु तुम्ही `meshShaderExtension.MESH_SHADER_EXT` आणि `meshShaderExtension.TASK_SHADER_EXT` प्रकारचे शेडर्स तयार कराल. तुम्ही त्यांना व्हर्टेक्स आणि फ्रॅगमेंट शेडरप्रमाणेच एका प्रोग्राममध्ये लिंक कराल.

महत्त्वाचे म्हणजे, तुमच्या दोन्ही शेडर्सच्या GLSL सोर्स कोडची सुरुवात एक्सटेंशन सक्षम करण्यासाठीच्या निर्देशासह झाली पाहिजे:

#extension GL_EXT_mesh_shader : require

कार्यक्षमता विचार आणि सर्वोत्तम पद्धती

• योग्य वर्कग्रुप आकार निवडा: तुमच्या शेडरमधील `layout(local_size_x = N)` महत्त्वपूर्ण आहे. 32 किंवा 64 चा आकार अनेकदा एक चांगला प्रारंभ बिंदू असतो, कारण तो मूलभूत हार्डवेअर आर्किटेक्चरशी जुळतो, परंतु तुमच्या विशिष्ट वर्कलोडसाठी इष्टतम आकार शोधण्यासाठी नेहमी प्रोफाइल करा.
• तुमचा टास्क शेडर संक्षिप्त ठेवा: टास्क शेडर एक शक्तिशाली साधन आहे, परंतु तो एक संभाव्य अडथळा देखील आहे. तुम्ही येथे करत असलेले कलिंग आणि तर्कशास्त्र शक्य तितके कार्यक्षम असावे. जर मंद, जटिल गणना पूर्व-गणना केली जाऊ शकत असेल तर ती टाळा.
• मेशलेट आकार ऑप्टिमाइझ करा: प्रति मेशलेट व्हर्टिसेस आणि प्रिमिटिव्हजच्या संख्येसाठी हार्डवेअर-निर्भर एक योग्य जागा आहे. तुम्ही घोषित केलेले `max_vertices` आणि `max_primitives` काळजीपूर्वक निवडले पाहिजेत. खूप लहान असल्यास, वर्कग्रुप्स लाँच करण्याचा ओव्हरहेड वाढतो. खूप मोठे असल्यास, तुम्ही समांतरता आणि कॅशे कार्यक्षमता गमावता.
• डेटा सुसंगतता महत्त्वाची आहे: टास्क शेडरमध्ये कलिंग करताना, सुसंगत ॲक्सेस पॅटर्नला प्रोत्साहन देण्यासाठी तुमचा बाउंडिंग व्हॉल्यूम डेटा मेमरीमध्ये व्यवस्थित लावा. हे GPU कॅशेला प्रभावीपणे काम करण्यास मदत करते.
• ते केव्हा टाळावे हे जाणून घ्या: मेश शेडर्स ही जादूची गोळी नाही. काही सोप्या वस्तू रेंडर करण्यासाठी, मेश पाइपलाइनचा ओव्हरहेड पारंपरिक व्हर्टेक्स पाइपलाइनपेक्षा हळू असू शकतो. त्यांचा वापर तिथे करा जिथे त्यांची ताकद चमकते: प्रचंड वस्तूंची संख्या, जटिल प्रोसिजरल जनरेशन, आणि GPU-चालित वर्कलोड्स.

निष्कर्ष: वेबवरील रिअल-टाइम ग्राफिक्सचे भविष्य आता आहे

टास्क ॲम्प्लिफिकेशनसह मेश शेडर पाइपलाइन गेल्या दशकातील रिअल-टाइम ग्राफिक्समधील सर्वात महत्त्वपूर्ण प्रगतींपैकी एक आहे. एका कठोर, CPU-व्यवस्थापित प्रक्रियेकडून एका लवचिक, GPU-चालित प्रक्रियेकडे paradigma बदलून, ते भूमितीय जटिलता आणि दृश्य प्रमाणातील पूर्वीचे अडथळे तोडते.

हे तंत्रज्ञान, जे व्हल्कन, डायरेक्टएक्स 12 अल्टिमेट आणि मेटल सारख्या आधुनिक ग्राफिक्स APIs च्या दिशेने आहे, आता फक्त हाय-एंड नेटिव्ह ॲप्लिकेशन्सपुरते मर्यादित राहिलेले नाही. वेबजीएलमध्ये त्याचे आगमन वेब-आधारित अनुभवांच्या एका नवीन युगासाठी दार उघडते जे पूर्वीपेक्षा अधिक तपशीलवार, डायनॅमिक आणि विस्मयकारक आहेत. जे डेव्हलपर्स हे नवीन मॉडेल स्वीकारण्यास इच्छुक आहेत, त्यांच्यासाठी सर्जनशील शक्यता अक्षरशः अमर्याद आहेत. संपूर्ण जग ऑन-द-फ्लाय तयार करण्याची शक्ती, पहिल्यांदाच, अक्षरशः तुमच्या बोटांच्या टोकावर आहे, थेट वेब ब्राउझरमध्ये.