విప్లవాత్మక WebGL మెష్ షేడర్ పైప్‌లైన్‌ను అన్వేషించండి. టాస్క్ యాంప్లిఫికేషన్ ద్వారా భారీ జ్యామితి ఉత్పత్తి మరియు అధునాతన కల్లింగ్ ఎలా సాధ్యమో తెలుసుకోండి.
జ్యామితిని ఆవిష్కరించడం: WebGL యొక్క మెష్ షేడర్ టాస్క్ యాంప్లిఫికేషన్ పైప్‌లైన్‌పై లోతైన విశ్లేషణ
వెబ్ ఇకపై స్థిరమైన, ద్విమితీయ మాధ్యమం కాదు. ఇది అద్భుతమైన ఉత్పత్తి కాన్ఫిగరేటర్లు మరియు నిర్మాణ విజువలైజేషన్ల నుండి సంక్లిష్టమైన డేటా నమూనాలు మరియు పూర్తిస్థాయి ఆటల వరకు, గొప్ప, లీనమయ్యే 3D అనుభవాల కోసం ఒక శక్తివంతమైన వేదికగా అభివృద్ధి చెందింది. అయితే, ఈ పరిణామం గ్రాఫిక్స్ ప్రాసెసింగ్ యూనిట్ (GPU) పై అపూర్వమైన డిమాండ్లను పెడుతుంది. సంవత్సరాలుగా, ప్రామాణిక రియల్-టైమ్ గ్రాఫిక్స్ పైప్‌లైన్, శక్తివంతమైనదే అయినప్పటికీ, దాని వయస్సును చూపించింది, తరచుగా ఆధునిక అప్లికేషన్‌లకు అవసరమైన జ్యామితీయ సంక్లిష్టతకు అడ్డంకిగా పనిచేస్తుంది.
ఇప్పుడు మెష్ షేడర్ పైప్‌లైన్ వచ్చింది, ఇది WEBGL_mesh_shader ఎక్స్‌టెన్షన్ ద్వారా వెబ్‌లో అందుబాటులో ఉన్న ఒక పంథాను మార్చే ఫీచర్. ఈ కొత్త నమూనా మనం GPUలో జ్యామితిని ఎలా ఆలోచిస్తామో మరియు ప్రాసెస్ చేస్తామో ప్రాథమికంగా మారుస్తుంది. దాని గుండెలో ఒక శక్తివంతమైన భావన ఉంది: టాస్క్ యాంప్లిఫికేషన్. ఇది కేవలం ఒక క్రమానుగత నవీకరణ కాదు; ఇది షెడ్యూలింగ్ మరియు జ్యామితి ఉత్పత్తి తర్కాన్ని CPU నుండి నేరుగా GPU యొక్క అత్యంత సమాంతర నిర్మాణంలోకి తరలించే ఒక విప్లవాత్మక ముందడుగు, ఇది ఇంతకుముందు వెబ్ బ్రౌజర్‌లో అసాధ్యం లేదా అసాధ్యమైన అవకాశాలను అన్‌లాక్ చేస్తుంది.
ఈ సమగ్ర గైడ్ మిమ్మల్ని మెష్ షేడర్ జ్యామితి పైప్‌లైన్‌పై లోతైన విశ్లేషణకు తీసుకువెళుతుంది. మేము దాని నిర్మాణాన్ని అన్వేషిస్తాము, టాస్క్ మరియు మెష్ షేడర్‌ల యొక్క విభిన్న పాత్రలను అర్థం చేసుకుంటాము మరియు తదుపరి తరం దృశ్యపరంగా అద్భుతమైన మరియు పనితీరు గల వెబ్ అప్లికేషన్‌లను రూపొందించడానికి టాస్క్ యాంప్లిఫికేషన్‌ను ఎలా ఉపయోగించవచ్చో కనుగొంటాము.
ఒక చిన్న రీవైండ్: సాంప్రదాయ జ్యామితి పైప్‌లైన్ యొక్క పరిమితులు
మెష్ షేడర్‌ల ఆవిష్కరణను నిజంగా అభినందించడానికి, మనం మొదట అవి భర్తీ చేసే పైప్‌లైన్‌ను అర్థం చేసుకోవాలి. దశాబ్దాలుగా, రియల్-టైమ్ గ్రాఫిక్స్ సాపేక్షంగా స్థిర-ఫంక్షన్ పైప్‌లైన్‌చే ఆధిపత్యం చేయబడ్డాయి:
- వెర్టెక్స్ షేడర్: వ్యక్తిగత వెర్టెక్స్‌లను ప్రాసెస్ చేస్తుంది, వాటిని స్క్రీన్ స్పేస్‌లోకి మారుస్తుంది.
- (ఐచ్ఛికం) టెస్సలేషన్ షేడర్స్: మరింత సూక్ష్మ వివరాలను సృష్టించడానికి జ్యామితి ప్యాచ్‌లను ఉపవిభజన చేస్తుంది.
- (ఐచ్ఛికం) జ్యామితి షేడర్: తక్షణమే ప్రిమిటివ్‌లను (పాయింట్లు, లైన్లు, త్రిభుజాలు) సృష్టించగలదు లేదా నాశనం చేయగలదు.
- రాస్టరైజర్: ప్రిమిటివ్‌లను పిక్సెల్‌లుగా మారుస్తుంది.
- ఫ్రాగ్మెంట్ షేడర్: ప్రతి పిక్సెల్ యొక్క తుది రంగును గణిస్తుంది.
ఈ నమూనా మనకు బాగా ఉపయోగపడింది, కానీ సన్నివేశాలు సంక్లిష్టతలో పెరిగేకొద్దీ ఇది కొన్ని స్వాభావిక పరిమితులను కలిగి ఉంది:
- CPU-బౌండ్ డ్రా కాల్స్: సరిగ్గా ఏమి గీయాలో గుర్తించే భారీ పని CPUకి ఉంటుంది. ఇందులో ఫ్రస్టమ్ కల్లింగ్ (కెమెరా వీక్షణకు వెలుపల ఉన్న వస్తువులను తొలగించడం), అక్లూజన్ కల్లింగ్ (ఇతర వస్తువులచే దాచబడిన వస్తువులను తొలగించడం), మరియు లెవల్-ఆఫ్-డిటైల్ (LOD) వ్యవస్థలను నిర్వహించడం ఉంటాయి. లక్షలాది వస్తువులు ఉన్న సన్నివేశానికి, ఇది CPU ప్రాథమిక అడ్డంకిగా మారడానికి దారితీస్తుంది, ఆకలితో ఉన్న GPUకి తగినంత వేగంగా డేటాను అందించలేకపోతుంది.
- కఠినమైన ఇన్‌పుట్ నిర్మాణం: పైప్‌లైన్ ఒక కఠినమైన ఇన్‌పుట్-ప్రాసెసింగ్ నమూనా చుట్టూ నిర్మించబడింది. ఇన్‌పుట్ అసెంబ్లర్ ఒక్కొక్కటిగా వెర్టెక్స్‌లను ఫీడ్ చేస్తుంది మరియు షేడర్‌లు వాటిని సాపేక్షంగా పరిమిత పద్ధతిలో ప్రాసెస్ చేస్తాయి. ఇది ఆధునిక GPU నిర్మాణాలకు ఆదర్శంగా లేదు, ఇవి పొందికైన, సమాంతర డేటా ప్రాసెసింగ్‌లో రాణిస్తాయి.
- అసమర్థ యాంప్లిఫికేషన్: జ్యామితి షేడర్‌లు జ్యామితి యాంప్లిఫికేషన్‌ను (ఒక ఇన్‌పుట్ ప్రిమిటివ్ నుండి కొత్త త్రిభుజాలను సృష్టించడం) అనుమతించినప్పటికీ, అవి చాలా అసమర్థమైనవి. వాటి అవుట్‌పుట్ ప్రవర్తన హార్డ్‌వేర్‌కు తరచుగా అనూహ్యంగా ఉండేది, ఇది పనితీరు సమస్యలకు దారితీసి అనేక పెద్ద-స్థాయి అప్లికేషన్‌లకు వాటిని పనికిరాకుండా చేసింది.
- వృధా అయిన పని: సాంప్రదాయ పైప్‌లైన్‌లో, మీరు రెండర్ చేయడానికి ఒక త్రిభుజాన్ని పంపితే, వెర్టెక్స్ షేడర్ మూడుసార్లు నడుస్తుంది, ఆ త్రిభుజం చివరికి కల్ చేయబడినా లేదా వెనుక వైపు ఉన్న పిక్సెల్-సన్నని స్లివర్ అయినా. తుది చిత్రానికి ఏమీ దోహదపడని జ్యామితిపై చాలా ప్రాసెసింగ్ శక్తి ఖర్చు చేయబడుతుంది.
పంథా మార్పు: మెష్ షేడర్ పైప్‌లైన్‌ను పరిచయం చేయడం
మెష్ షేడర్ పైప్‌లైన్ వెర్టెక్స్, టెస్సలేషన్, మరియు జ్యామితి షేడర్ దశలను ఒక కొత్త, మరింత సౌకర్యవంతమైన రెండు-దశల నమూనాతో భర్తీ చేస్తుంది:
- టాస్క్ షేడర్ (ఐచ్ఛికం): ఎంత పని చేయాలో నిర్ణయించే ఒక ఉన్నత-స్థాయి నియంత్రణ దశ. యాంప్లిఫికేషన్ షేడర్ అని కూడా అంటారు.
- మెష్ షేడర్: "మెష్‌లెట్స్" అని పిలువబడే చిన్న, స్వీయ-నియంత్రిత జ్యామితి ప్యాకెట్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి డేటా బ్యాచ్‌లపై పనిచేసే వర్క్‌హార్స్ దశ.
ఈ కొత్త విధానం రెండరింగ్ తత్వాన్ని ప్రాథమికంగా మారుస్తుంది. ప్రతి వస్తువు కోసం ప్రతి ఒక్క డ్రా కాల్‌ను CPU మైక్రో మేనేజ్ చేయడానికి బదులుగా, ఇది ఇప్పుడు ఒకే, శక్తివంతమైన డ్రా కమాండ్‌ను జారీ చేయగలదు, ఇది GPUకి తప్పనిసరిగా చెబుతుంది: "ఇక్కడ ఒక సంక్లిష్ట సన్నివేశం యొక్క ఉన్నత-స్థాయి వివరణ ఉంది; మీరు వివరాలను గుర్తించండి."
GPU, టాస్క్ మరియు మెష్ షేడర్‌లను ఉపయోగించి, కల్లింగ్, LOD ఎంపిక, మరియు ప్రొసీజరల్ జనరేషన్‌ను అత్యంత సమాంతర పద్ధతిలో నిర్వహించగలదు, వాస్తవానికి కనిపించే జ్యామితిని ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన పనిని మాత్రమే ప్రారంభించడం. ఇది GPU-ఆధారిత రెండరింగ్ పైప్‌లైన్ యొక్క సారాంశం, మరియు ఇది పనితీరు మరియు స్కేలబిలిటీ కోసం ఒక గేమ్-ఛేంజర్.
నిర్వాహకుడు: టాస్క్ (యాంప్లిఫికేషన్) షేడర్‌ను అర్థం చేసుకోవడం
టాస్క్ షేడర్ కొత్త పైప్‌లైన్ యొక్క మెదడు మరియు దాని అద్భుతమైన శక్తికి కీలకం. ఇది ఒక ఐచ్ఛిక దశ, కానీ ఇక్కడే "యాంప్లిఫికేషన్" జరుగుతుంది. దీని ప్రాథమిక పాత్ర వెర్టెక్స్‌లను లేదా త్రిభుజాలను ఉత్పత్తి చేయడం కాదు, కానీ ఒక వర్క్ డిస్పాచర్‌గా పనిచేయడం.
టాస్క్ షేడర్ అంటే ఏమిటి?
ఒక టాస్క్ షేడర్‌ను ఒక భారీ నిర్మాణ ప్రాజెక్ట్ కోసం ఒక ప్రాజెక్ట్ మేనేజర్‌గా ఆలోచించండి. CPU మేనేజర్‌కు "ఒక నగర జిల్లాను నిర్మించు" వంటి ఉన్నత-స్థాయి లక్ష్యాన్ని ఇస్తుంది. ప్రాజెక్ట్ మేనేజర్ (టాస్క్ షేడర్) స్వయంగా ఇటుకలు వేయడు. బదులుగా, ఇది మొత్తం పనిని అంచనా వేస్తుంది, బ్లూప్రింట్‌లను తనిఖీ చేస్తుంది మరియు ఏ నిర్మాణ బృందాలు (మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌లు) అవసరమో మరియు ఎన్ని అవసరమో నిర్ణయిస్తుంది. ఇది ఒక నిర్దిష్ట భవనం అవసరం లేదని (కల్లింగ్) లేదా ఒక నిర్దిష్ట ప్రాంతానికి పది బృందాలు అవసరమని, మరొకదానికి కేవలం రెండు మాత్రమే అవసరమని నిర్ణయించగలదు.
సాంకేతిక పరంగా, ఒక టాస్క్ షేడర్ ఒక కంప్యూట్-వంటి వర్క్‌గ్రూప్‌గా నడుస్తుంది. ఇది మెమరీని యాక్సెస్ చేయగలదు, సంక్లిష్ట గణనలను చేయగలదు మరియు, ముఖ్యంగా, ఎన్ని మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌లను ప్రారంభించాలో నిర్ణయించగలదు. ఈ నిర్ణయమే దాని శక్తికి మూలం.
యాంప్లిఫికేషన్ యొక్క శక్తి
ఒక టాస్క్ షేడర్ తన స్వంత ఒక వర్క్‌గ్రూప్‌ను తీసుకుని సున్నా, ఒకటి, లేదా అనేక మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌లను ప్రారంభించగల సామర్థ్యం నుండి "యాంప్లిఫికేషన్" అనే పదం వచ్చింది. ఈ సామర్థ్యం పరివర్తనాత్మకమైనది:
- సున్నాను ప్రారంభించుట: ఒక వస్తువు లేదా సన్నివేశంలోని ఒక భాగం కనిపించదని (ఉదా., కెమెరా ఫ్రస్టమ్ వెలుపల) టాస్క్ షేడర్ నిర్ధారిస్తే, అది కేవలం సున్నా మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌లను ప్రారంభించాలని ఎంచుకోవచ్చు. ఆ వస్తువుతో సంబంధం ఉన్న సంభావ్య పని అంతా మరింత ప్రాసెస్ చేయబడకుండానే అదృశ్యమవుతుంది. ఇది పూర్తిగా GPUలో నిర్వహించబడే అత్యంత సమర్థవంతమైన కల్లింగ్.
- ఒకటిని ప్రారంభించుట: ఇది ఒక సూటి పాస్-త్రూ. టాస్క్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్ ఒక మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్ అవసరమని నిర్ణయిస్తుంది.
- అనేక వాటిని ప్రారంభించుట: ప్రొసీజరల్ జనరేషన్ కోసం మ్యాజిక్ ఇక్కడే జరుగుతుంది. ఒకే టాస్క్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్ కొన్ని ఇన్‌పుట్ పారామితులను విశ్లేషించి, వేలాది మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌లను ప్రారంభించాలని నిర్ణయించగలదు. ఉదాహరణకు, ఇది ఒక మైదానంలోని ప్రతి గడ్డి పరక కోసం లేదా ఒక దట్టమైన క్లస్టర్‌లోని ప్రతి గ్రహశకలం కోసం ఒక వర్క్‌గ్రూప్‌ను ప్రారంభించగలదు, అన్నీ CPU నుండి ఒకే డిస్పాచ్ కమాండ్ నుండి.
టాస్క్ షేడర్ GLSL యొక్క ఒక సంభావిత రూపం
వివరాలు సంక్లిష్టంగా మారగలిగినప్పటికీ, GLSL (వెబ్‌జిఎల్ ఎక్స్‌టెన్షన్ కోసం) లోని ప్రధాన యాంప్లిఫికేషన్ మెకానిజం ఆశ్చర్యకరంగా సులభం. ఇది `EmitMeshTasksEXT()` ఫంక్షన్ చుట్టూ తిరుగుతుంది.
గమనిక: ఇది ఒక సరళీకృత, సంభావిత ఉదాహరణ.
#version 310 es
#extension GL_EXT_mesh_shader : require
layout(local_size_x = 32, local_size_y = 1, local_size_z = 1) in;
// CPU నుండి పంపబడిన యూనిఫామ్స్
uniform mat4 u_viewProjectionMatrix;
uniform uint u_totalObjectCount;
// అనేక వస్తువుల కోసం బౌండింగ్ స్ఫియర్‌లను కలిగి ఉన్న బఫర్
struct BoundingSphere {
vec4 centerAndRadius;
};
layout(std430, binding = 0) readonly buffer ObjectBounds {
BoundingSphere bounds[];
} objectBounds;
void main() {
// వర్క్‌గ్రూప్‌లోని ప్రతి థ్రెడ్ వేరే వస్తువును తనిఖీ చేయగలదు
uint objectIndex = gl_GlobalInvocationID.x;
if (objectIndex >= u_totalObjectCount) {
return;
}
// ఈ వస్తువు యొక్క బౌండింగ్ స్ఫియర్‌పై GPUలో ఫ్రస్టమ్ కల్లింగ్ చేయండి
BoundingSphere sphere = objectBounds.bounds[objectIndex];
bool isVisible = isSphereInFrustum(sphere.centerAndRadius, u_viewProjectionMatrix);
// అది కనిపిస్తే, దానిని గీయడానికి ఒక మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌ను ప్రారంభించండి.
// గమనిక: ఈ తర్కం మరింత సంక్లిష్టంగా ఉండవచ్చు, కనిపించే వస్తువులను లెక్కించడానికి అటామిక్స్‌ను ఉపయోగించి
// మరియు ఒక థ్రెడ్ వాటన్నింటికీ డిస్పాచ్ చేయడం.
if (isVisible) {
// ఇది GPUకి ఒక మెష్ టాస్క్‌ను ప్రారంభించమని చెబుతుంది. ఈ పారామితులను
// మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌కు సమాచారాన్ని పంపడానికి ఉపయోగించవచ్చు.
// సరళత కోసం, ప్రతి టాస్క్ షేడర్ ఇన్వోకేషన్ నేరుగా ఒక మెష్ టాస్క్‌కు మ్యాప్ చేయగలదని ఊహించుకుందాం.
// ఒక వాస్తవిక దృశ్యం ఒకే థ్రెడ్ నుండి గ్రూపింగ్ మరియు డిస్పాచింగ్‌ను కలిగి ఉంటుంది.
// ఒక సరళీకృత సంభావిత డిస్పాచ్:
// ప్రతి కనిపించే వస్తువుకు దాని స్వంత టాస్క్ లభిస్తుందని మనం నటిస్తాము, వాస్తవానికి
// ఒక టాస్క్ షేడర్ ఇన్వోకేషన్ బహుళ మెష్ షేడర్‌లను డిస్పాచ్ చేయడాన్ని నిర్వహిస్తుంది.
EmitMeshTasksEXT(1u, 0u, 0u); // ఇది కీలకమైన యాంప్లిఫికేషన్ ఫంక్షన్
}
// కనిపించకపోతే, మనం ఏమీ చేయము! ఈ తనిఖీకి మించి సున్నా GPU ఖర్చుతో వస్తువు కల్ చేయబడుతుంది.
}
ఒక వాస్తవ-ప్రపంచ దృష్టాంతంలో, వర్క్‌గ్రూప్‌లోని ఒక థ్రెడ్ ఫలితాలను సమీకరించి, వర్క్‌గ్రూప్ బాధ్యత వహించే అన్ని కనిపించే వస్తువుల కోసం ఒకే `EmitMeshTasksEXT` కాల్ చేయవచ్చు.
కార్యబలం: జ్యామితి ఉత్పత్తిలో మెష్ షేడర్ పాత్ర
ఒక టాస్క్ షేడర్ ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ వర్క్‌గ్రూప్‌లను డిస్పాచ్ చేసిన తర్వాత, మెష్ షేడర్ బాధ్యత తీసుకుంటుంది. టాస్క్ షేడర్ ప్రాజెక్ట్ మేనేజర్ అయితే, మెష్ షేడర్ వాస్తవానికి జ్యామితిని నిర్మించే నైపుణ్యం కలిగిన నిర్మాణ బృందం.
వర్క్‌గ్రూప్‌ల నుండి మెష్‌లెట్స్ వరకు
టాస్క్ షేడర్ లాగే, ఒక మెష్ షేడర్ థ్రెడ్‌ల యొక్క సహకార వర్క్‌గ్రూప్‌గా అమలు అవుతుంది. ఈ మొత్తం వర్క్‌గ్రూప్ యొక్క సామూహిక లక్ష్యం మెష్‌లెట్ అని పిలువబడే ఒకే, చిన్న జ్యామితి బ్యాచ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం. ఒక మెష్‌లెట్ కేవలం వెర్టెక్స్‌ల సేకరణ మరియు వాటిని కలిపే ప్రిమిటివ్‌లు (త్రిభుజాలు). సాధారణంగా, ఒక మెష్‌లెట్ తక్కువ సంఖ్యలో వెర్టెక్స్‌లు (ఉదా., 128 వరకు) మరియు త్రిభుజాలు (ఉదా., 256 వరకు) కలిగి ఉంటుంది, ఈ పరిమాణం ఆధునిక GPU కాష్‌లు మరియు ప్రాసెసింగ్ నమూనాలకు చాలా అనుకూలంగా ఉంటుంది.
ఇది వెర్టెక్స్ షేడర్ నుండి ఒక ప్రాథమిక నిష్క్రమణ, దీనికి దాని పొరుగువారి గురించి ఏ భావన లేదు. ఒక మెష్ షేడర్‌లో, వర్క్‌గ్రూప్‌లోని అన్ని థ్రెడ్‌లు మెమరీని పంచుకోవచ్చు మరియు మెష్‌లెట్‌ను సమర్థవంతంగా నిర్మించడానికి వారి ప్రయత్నాలను సమన్వయం చేసుకోవచ్చు.
వెర్టెక్స్‌లు మరియు ప్రిమిటివ్‌లను ఉత్పత్తి చేయడం
ఒకే `gl_Position`ను తిరిగి ఇవ్వడానికి బదులుగా, ఒక మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్ దాని మెష్‌లెట్ కోసం పూర్తి డేటాతో అవుట్‌పుట్ శ్రేణులను నింపుతుంది. థ్రెడ్‌లు కలిసి పనిచేసి వెర్టెక్స్ స్థానాలు, నార్మల్స్, UV కోఆర్డినేట్‌లు మరియు ఇతర గుణాలను ఈ శ్రేణులలోకి వ్రాస్తాయి. అవి ప్రతి త్రిభుజాన్ని ఏ వెర్టెక్స్‌లు ఏర్పరుస్తాయో పేర్కొనడం ద్వారా ప్రిమిటివ్‌లను కూడా నిర్వచిస్తాయి.
ఒక మెష్ షేడర్‌లోని చివరి దశ `SetMeshOutputsEXT()` వంటి ఫంక్షన్‌ను పిలవడం, అది సరిగ్గా ఎన్ని వెర్టెక్స్‌లు మరియు ప్రిమిటివ్‌లను ఉత్పత్తి చేసిందో ప్రకటించడానికి. హార్డ్‌వేర్ అప్పుడు ఈ మెష్‌లెట్‌ను తీసుకుని నేరుగా రాస్టరైజర్‌కు పంపుతుంది.
మెష్ షేడర్ GLSL యొక్క ఒక సంభావిత రూపం
ఇక్కడ ఒక సాధారణ క్వాడ్‌ను ఉత్పత్తి చేసే మెష్ షేడర్ యొక్క ఒక సంభావిత ఉదాహరణ ఉంది. థ్రెడ్‌లు వాటి `gl_LocalInvocationID` ఆధారంగా ఎలా సహకరిస్తాయో గమనించండి.
#version 310 es
#extension GL_EXT_mesh_shader : require
// మన మెష్‌లెట్ కోసం గరిష్ట అవుట్‌పుట్‌లను నిర్వచించండి
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;
// మనం ఈ అంతర్నిర్మిత అవుట్‌పుట్ శ్రేణులలోకి వెర్టెక్స్ డేటాను వ్రాస్తాము
out gl_MeshVerticesEXT {
vec4 position;
vec2 uv;
} vertices[];
// మనం ఈ శ్రేణిలోకి త్రిభుజ సూచికలను వ్రాస్తాము
out uint gl_MeshPrimitivesEXT[];
uniform mat4 u_modelViewProjectionMatrix;
void main() {
// ఈ మెష్‌లెట్ కోసం ఉత్పత్తి చేయవలసిన మొత్తం వెర్టెక్స్‌లు మరియు ప్రిమిటివ్‌లు
const uint vertexCount = 4;
const uint primitiveCount = 2;
// మనం వాస్తవానికి ఎన్ని వెర్టెక్స్‌లు మరియు ప్రిమిటివ్‌లను అవుట్‌పుట్ చేస్తున్నామో హార్డ్‌వేర్‌కు చెప్పండి
SetMeshOutputsEXT(vertexCount, primitiveCount);
// ఒక క్వాడ్ కోసం వెర్టెక్స్ స్థానాలు మరియు UVలను నిర్వచించండి
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)
);
// వర్క్‌గ్రూప్‌లోని ప్రతి థ్రెడ్ ఒక వెర్టెక్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయనివ్వండి
uint id = gl_LocalInvocationID.x;
if (id < vertexCount) {
vertices[id].position = u_modelViewProjectionMatrix * positions[id];
vertices[id].uv = uvs[id];
}
// మొదటి రెండు థ్రెడ్‌లు క్వాడ్ కోసం రెండు త్రిభుజాలను ఉత్పత్తి చేయనివ్వండి
if (id == 0) {
// మొదటి త్రిభుజం: 0, 1, 2
gl_MeshPrimitivesEXT[0] = 0u;
gl_MeshPrimitivesEXT[1] = 1u;
gl_MeshPrimitivesEXT[2] = 2u;
}
if (id == 1) {
// రెండవ త్రిభుజం: 1, 3, 2
gl_MeshPrimitivesEXT[3] = 1u;
gl_MeshPrimitivesEXT[4] = 3u;
gl_MeshPrimitivesEXT[5] = 2u;
}
}
ఆచరణాత్మక మాయాజాలం: టాస్క్ యాంప్లిఫికేషన్ కోసం వినియోగ సందర్భాలు
ఈ పైప్‌లైన్ యొక్క నిజమైన శక్తిని మనం సంక్లిష్టమైన, వాస్తవ-ప్రపంచ రెండరింగ్ సవాళ్లకు వర్తింపజేసినప్పుడు వెల్లడవుతుంది.
వినియోగ సందర్భం 1: భారీ ప్రొసీజరల్ జ్యామితి ఉత్పత్తి
వందల వేల ప్రత్యేకమైన గ్రహశకలాలతో ఒక దట్టమైన గ్రహశకల క్షేత్రాన్ని రెండరింగ్ చేస్తున్నట్లు ఊహించుకోండి. పాత పైప్‌లైన్‌తో, CPU ప్రతి గ్రహశకలం యొక్క వెర్టెక్స్ డేటాను ఉత్పత్తి చేసి, ప్రతిదానికి ఒక ప్రత్యేక డ్రా కాల్‌ను జారీ చేయాల్సి ఉంటుంది, ఇది పూర్తిగా అసాధ్యమైన విధానం.
మెష్ షేడర్ వర్క్‌ఫ్లో:
- CPU ఒకే ఒక్క డ్రా కాల్‌ను జారీ చేస్తుంది: `drawMeshTasksEXT(1, 1)`. ఇది క్షేత్రం యొక్క వ్యాసార్థం మరియు గ్రహశకల సాంద్రత వంటి కొన్ని ఉన్నత-స్థాయి పారామితులను ఒక యూనిఫామ్ బఫర్‌లో పంపుతుంది.
- ఒకే టాస్క్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్ అమలు అవుతుంది. ఇది పారామితులను చదివి, ఉదాహరణకు, 50,000 గ్రహశకలాలు అవసరమని గణిస్తుంది. అప్పుడు అది `EmitMeshTasksEXT(50000, 0, 0)` అని పిలుస్తుంది.
- GPU సమాంతరంగా 50,000 మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌లను ప్రారంభిస్తుంది.
- ప్రతి మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్ దాని ప్రత్యేక ID (`gl_WorkGroupID`)ని ఒక సీడ్‌గా ఉపయోగించి, ఒక ప్రత్యేకమైన గ్రహశకలం కోసం వెర్టెక్స్‌లు మరియు త్రిభుజాలను ప్రొసీజరల్‌గా ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
ఫలితంగా ఒక భారీ, సంక్లిష్టమైన దృశ్యం దాదాపు పూర్తిగా GPUలో ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది, ఇది CPUని భౌతిక శాస్త్రం మరియు AI వంటి ఇతర పనులను నిర్వహించడానికి విముక్తి చేస్తుంది.
వినియోగ సందర్భం 2: గ్రాండ్ స్కేల్‌లో GPU-ఆధారిత కల్లింగ్
లక్షలాది వ్యక్తిగత వస్తువులతో కూడిన ఒక వివరణాత్మక నగర దృశ్యాన్ని పరిగణించండి. CPU ప్రతి ఫ్రేమ్‌లో ప్రతి వస్తువు యొక్క దృశ్యమానతను తనిఖీ చేయలేదు.
మెష్ షేడర్ వర్క్‌ఫ్లో:
- CPU సన్నివేశంలోని ప్రతి ఒక్క వస్తువు కోసం బౌండింగ్ వాల్యూమ్‌లను (ఉదా., గోళాలు లేదా పెట్టెలు) కలిగి ఉన్న ఒక పెద్ద బఫర్‌ను అప్‌లోడ్ చేస్తుంది. ఇది ఒకసారి జరుగుతుంది, లేదా వస్తువులు కదిలినప్పుడు మాత్రమే.
- CPU ఒకే డ్రా కాల్‌ను జారీ చేస్తుంది, బౌండింగ్ వాల్యూమ్‌ల మొత్తం జాబితాను సమాంతరంగా ప్రాసెస్ చేయడానికి తగినన్ని టాస్క్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌లను ప్రారంభిస్తుంది.
- ప్రతి టాస్క్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌కు బౌండింగ్ వాల్యూమ్ జాబితా యొక్క ఒక భాగం కేటాయించబడుతుంది. ఇది దాని కేటాయించిన వస్తువుల ద్వారా పునరావృతం అవుతుంది, ప్రతిదానికి ఫ్రస్టమ్ కల్లింగ్ (మరియు సంభావ్యంగా అక్లూజన్ కల్లింగ్) చేస్తుంది, మరియు ఎన్ని కనిపిస్తున్నాయో లెక్కిస్తుంది.
- చివరగా, ఇది సరిగ్గా అన్ని మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌లను ప్రారంభిస్తుంది, కనిపించే వస్తువుల IDలను పంపుతుంది.
- ప్రతి మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్ ఒక వస్తువు IDని అందుకుంటుంది, ఒక బఫర్ నుండి దాని మెష్ డేటాను చూస్తుంది, మరియు రెండరింగ్ కోసం సంబంధిత మెష్‌లెట్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
ఇది మొత్తం కల్లింగ్ ప్రక్రియను GPUకి తరలిస్తుంది, ఇది CPU-ఆధారిత విధానాన్ని తక్షణమే కుప్పకూల్చే సంక్లిష్టత గల సన్నివేశాలను అనుమతిస్తుంది.
వినియోగ సందర్భం 3: డైనమిక్ మరియు సమర్థవంతమైన లెవల్ ఆఫ్ డిటైల్ (LOD)
LOD వ్యవస్థలు పనితీరుకు కీలకం, దూరంగా ఉన్న వస్తువుల కోసం సరళమైన నమూనాలకు మారడం. మెష్ షేడర్‌లు ఈ ప్రక్రియను మరింత కణికాత్మకంగా మరియు సమర్థవంతంగా చేస్తాయి.
మెష్ షేడర్ వర్క్‌ఫ్లో:
- ఒక వస్తువు యొక్క డేటా మెష్‌లెట్‌ల యొక్క ఒక సోపానక్రమంలోకి ముందుగా ప్రాసెస్ చేయబడుతుంది. ముతక LODలు తక్కువ, పెద్ద మెష్‌లెట్‌లను ఉపయోగిస్తాయి.
- ఈ వస్తువు కోసం ఒక టాస్క్ షేడర్ కెమెరా నుండి దాని దూరాన్ని గణిస్తుంది.
- దూరం ఆధారంగా, ఏ LOD స్థాయి సముచితమో నిర్ణయిస్తుంది. ఇది ఆ LOD కోసం ప్రతి-మెష్‌లెట్ ప్రాతిపదికన కల్లింగ్ చేయగలదు. ఉదాహరణకు, ఒక పెద్ద వస్తువు కోసం, కనిపించని వస్తువు యొక్క వెనుక వైపున ఉన్న మెష్‌లెట్‌లను కల్ చేయగలదు.
- ఇది ఎంచుకున్న LOD యొక్క కనిపించే మెష్‌లెట్‌ల కోసం మాత్రమే మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌లను ప్రారంభిస్తుంది.
ఇది సూక్ష్మ-కణికాత్మక, తక్షణ LOD ఎంపిక మరియు కల్లింగ్‌ను అనుమతిస్తుంది, ఇది CPU మొత్తం నమూనాలను మార్పిడి చేయడం కంటే చాలా సమర్థవంతమైనది.
ప్రారంభించడం: `WEBGL_mesh_shader` ఎక్స్‌టెన్షన్‌ను ఉపయోగించడం
ప్రయోగం చేయడానికి సిద్ధంగా ఉన్నారా? వెబ్‌జిఎల్‌లో మెష్ షేడర్‌లతో ప్రారంభించడానికి ఇక్కడ ఆచరణాత్మక దశలు ఉన్నాయి.
మద్దతు కోసం తనిఖీ చేయడం
అన్నింటికంటే ముందు, ఇది ఒక అత్యాధునిక ఫీచర్. వినియోగదారు బ్రౌజర్ మరియు హార్డ్‌వేర్ దీనికి మద్దతు ఇస్తుందో లేదో మీరు ధృవీకరించుకోవాలి.
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.");
// సాంప్రదాయ రెండరింగ్ పాత్‌కు ఫాల్‌బ్యాక్ చేయండి
}
కొత్త డ్రా కాల్
`drawArrays` మరియు `drawElements` ను మర్చిపోండి. కొత్త పైప్‌లైన్ ఒక కొత్త కమాండ్‌తో ప్రారంభించబడుతుంది. మీరు `getExtension` నుండి పొందే ఎక్స్‌టెన్షన్ ఆబ్జెక్ట్ కొత్త ఫంక్షన్‌లను కలిగి ఉంటుంది.
// 10 టాస్క్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌లను ప్రారంభించండి.
// ప్రతి వర్క్‌గ్రూప్ షేడర్‌లో నిర్వచించబడిన స్థానిక_పరిమాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
meshShaderExtension.drawMeshTasksEXT(0, 10);
`count` ఆర్గ్యుమెంట్ టాస్క్ షేడర్ యొక్క ఎన్ని స్థానిక వర్క్‌గ్రూప్‌లను ప్రారంభించాలో నిర్దేశిస్తుంది. మీరు టాస్క్ షేడర్‌ను ఉపయోగించకపోతే, ఇది నేరుగా మెష్ షేడర్ వర్క్‌గ్రూప్‌లను ప్రారంభిస్తుంది.
షేడర్ కంపైలేషన్ మరియు లింకింగ్
ఈ ప్రక్రియ సాంప్రదాయ GLSLకి సమానంగా ఉంటుంది, కానీ మీరు `meshShaderExtension.MESH_SHADER_EXT` మరియు `meshShaderExtension.TASK_SHADER_EXT` రకం షేడర్‌లను సృష్టిస్తారు. మీరు వాటిని ఒక వెర్టెక్స్ మరియు ఫ్రాగ్మెంట్ షేడర్‌ను లింక్ చేసినట్లే ఒక ప్రోగ్రామ్‌లోకి లింక్ చేస్తారు.
ముఖ్యంగా, రెండు షేడర్‌ల కోసం మీ GLSL సోర్స్ కోడ్ ఎక్స్‌టెన్షన్‌ను ప్రారంభించడానికి ఈ ఆదేశంతో ప్రారంభం కావాలి:
#extension GL_EXT_mesh_shader : require
పనితీరు పరిగణనలు మరియు ఉత్తమ పద్ధతులు
- సరైన వర్క్‌గ్రూప్ పరిమాణాన్ని ఎంచుకోండి: మీ షేడర్‌లోని `layout(local_size_x = N)` కీలకం. 32 లేదా 64 పరిమాణం తరచుగా మంచి ప్రారంభ స్థానం, ఎందుకంటే ఇది అంతర్లీన హార్డ్‌వేర్ నిర్మాణాలతో బాగా సరిపోలుతుంది, కానీ మీ నిర్దిష్ట పనిభారం కోసం సరైన పరిమాణాన్ని కనుగొనడానికి ఎల్లప్పుడూ ప్రొఫైల్ చేయండి.
- మీ టాస్క్ షేడర్‌ను సరళంగా ఉంచండి: టాస్క్ షేడర్ ఒక శక్తివంతమైన సాధనం, కానీ ఇది కూడా ఒక సంభావ్య అడ్డంకి. మీరు ఇక్కడ చేసే కల్లింగ్ మరియు తర్కం సాధ్యమైనంత సమర్థవంతంగా ఉండాలి. నెమ్మదైన, సంక్లిష్టమైన గణనలను ముందుగా లెక్కించగలిగితే వాటిని నివారించండి.
- మెష్‌లెట్ పరిమాణాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయండి: ప్రతి మెష్‌లెట్‌కు వెర్టెక్స్‌లు మరియు ప్రిమిటివ్‌ల సంఖ్య కోసం హార్డ్‌వేర్-ఆధారిత స్వీట్ స్పాట్ ఉంది. మీరు ప్రకటించే `max_vertices` మరియు `max_primitives` ను జాగ్రత్తగా ఎంచుకోవాలి. చాలా చిన్నగా ఉంటే, వర్క్‌గ్రూప్‌లను ప్రారంభించే ఓవర్‌హెడ్ ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది. చాలా పెద్దగా ఉంటే, మీరు సమాంతరత మరియు కాష్ సామర్థ్యాన్ని కోల్పోతారు.
- డేటా పొందిక ముఖ్యం: టాస్క్ షేడర్‌లో కల్లింగ్ చేస్తున్నప్పుడు, మీ బౌండింగ్ వాల్యూమ్ డేటాను మెమరీలో పొందికైన యాక్సెస్ పద్ధతులను ప్రోత్సహించే విధంగా అమర్చండి. ఇది GPU కాష్‌లు సమర్థవంతంగా పనిచేయడానికి సహాయపడుతుంది.
- వాటిని ఎప్పుడు నివారించాలో తెలుసుకోండి: మెష్ షేడర్‌లు ఒక మాయాజాలం కాదు. కొన్ని సాధారణ వస్తువులను రెండరింగ్ చేయడానికి, మెష్ పైప్‌లైన్ యొక్క ఓవర్‌హెడ్ సాంప్రదాయ వెర్టెక్స్ పైప్‌లైన్ కంటే నెమ్మదిగా ఉండవచ్చు. వాటి బలాలు ప్రకాశించే చోట వాటిని ఉపయోగించండి: భారీ వస్తువుల సంఖ్య, సంక్లిష్ట ప్రొసీజరల్ జనరేషన్, మరియు GPU-ఆధారిత పనిభారాలు.
ముగింపు: వెబ్‌లో రియల్-టైమ్ గ్రాఫిక్స్ యొక్క భవిష్యత్తు ఇప్పుడు
టాస్క్ యాంప్లిఫికేషన్‌తో కూడిన మెష్ షేడర్ పైప్‌లైన్ గత దశాబ్దంలో రియల్-టైమ్ గ్రాఫిక్స్‌లో అత్యంత ముఖ్యమైన పురోగతులలో ఒకటి. ఒక కఠినమైన, CPU-నిర్వహించే ప్రక్రియ నుండి ఒక సౌకర్యవంతమైన, GPU-ఆధారిత ప్రక్రియకు పంథాను మార్చడం ద్వారా, ఇది జ్యామితీయ సంక్లిష్టత మరియు సన్నివేశ స్థాయికి ఉన్న మునుపటి అడ్డంకులను ఛేదిస్తుంది.
ఈ సాంకేతికత, వల్కాన్, డైరెక్ట్‌ఎక్స్ 12 అల్టిమేట్, మరియు మెటల్ వంటి ఆధునిక గ్రాఫిక్స్ APIల దిశతో సమలేఖనం చేయబడింది, ఇకపై ఉన్నత-స్థాయి స్థానిక అప్లికేషన్‌లకు పరిమితం కాదు. వెబ్‌జిఎల్‌లో దాని రాక, మునుపెన్నడూ లేనంత వివరణాత్మకంగా, డైనమిక్‌గా మరియు లీనమయ్యే వెబ్-ఆధారిత అనుభవాల యొక్క కొత్త శకానికి తలుపులు తెరుస్తుంది. ఈ కొత్త నమూనాను స్వీకరించడానికి సిద్ధంగా ఉన్న డెవలపర్‌ల కోసం, సృజనాత్మక అవకాశాలు వాస్తవంగా అపరిమితమైనవి. తక్షణమే మొత్తం ప్రపంచాలను ఉత్పత్తి చేసే శక్తి, మొదటిసారిగా, వాస్తవంగా మీ వేలికొనలకు, నేరుగా వెబ్ బ్రౌజర్‌లో అందుబాటులో ఉంది.