pi_wgpu

注意： 运行前，需要将 bin/两个dll 拷贝到运行目录，或者 exe所在目录

WebGPU接口子集的GL后端，基于Rust实现。

接口: 基于 wgpu-rs v0.16 进行修改；
功能: 仅仅对应WebGL2的子集
- 加压缩纹理扩展：DDS / ASTC
平台:
- Windows: OpenGL 3.3
- Android / PC-Android 模拟器: GLES 3.0
- 浏览器 / 微信小游戏: WebGL2

1. 使用

1.1. 集成 wgpu-rs

为了兼容 wgpu-rs，pi_wgpu 也包含了 wgpu

如果不加 feature，默认就是用 pi-wgpu 的实现

如果想用 wgpu-rs 实现，在 feature加入 use_wgpu 即可，例子：

[dependencies]
pi_wgpu = {version = "0.1", default-features = false, features = ["use_wgpu"]}

1.2. 运行 Windows 平台

执行 cargo run --example triangle 命令运行 triangle example

1.3. 运行 Web 平台

执行wasm-pack test --chrome --example triangle命令，构建wasm以及测试环境，并开启服务器监听在8000端口
在浏览器中访问http://127.0.0.1:8000地址，即可运行测试
如果想修改访问地址，将地址设置在WASM_BINDGEN_TEST_ADDRESS环境变量中，如$env:WASM_BINDGEN_TEST_ADDRESS="0.0.0.0:8000", 即可通过ip访问

1.4. 运行 Android 平台

打开Linux Shell, 执行 cargo apk run --example triangle --lib 编译 example为apk
链接手机在 target\debug\apk\examples 中打开cmd，并执行 adb install triangle.apk 来安装apk

1.5. 需要调试的 Demo

GUI: pi_ui_render, bevy 分支
- blend_mode.rs
- shadow.rs
- compress_texture
3D:
- pi_3d
  - 最简单的渲染 simple / dispose.rs
  - 动画，buffer更新：anime / 01.rs
  - 粒子 particle / render_stretched.rs
- 后处理 pi_post_process / main.rs

2. 设计

性能优化：设置状态机，做GL的全状态比较；所以GL指令数量会比wgpu-rs少；

注1：为什么不直接用 wgpu-rs

实际测试，库 WebGL2 Backend性能不满足游戏需求；
Vulkan / WebGPU 因兼容性问题，近期内不能广泛使用于各个平台；

注2：根据微信小游戏的开发者文档，在 iPhone / iPad 上，WebGL2 至少要 iOS版本 >= 15.5 才能开启

注3：详细的设计笔记，见这里

2.01. 限制

销毁资源：可以在录制指令时创建 / 销毁资源
线程安全：
- 录制指令是 单线程，录制即为提交，所谓的队列提交是空实现；
- 创建，销毁资源，Exe / Apk 多线程；
- 注：使用者自己确保，创建/释放和录制指令的线程安全性；
GLSL:
- 功能: 仅支持 gles-300 / std140-布局；
- 语法: 仅支持 GLSL 450 语法；

2.02. 销毁资源

必须等该资源的物体draw之后，才能销毁；
RenderPass 绑定的纹理资源，必须等到 RenderPass Drop 方法调用后，才能销毁；
原因：因为不知道调用顺序，vb / ib / ubo 的调用都是先缓存，等到 draw() 内部才统一调用的 gl 函数；

例子：

pass.set_vertex_buffer(vb1)
// 不能 调用 vb1 的 drop
pass.set_bind_group(bg1)
// 不能 调用 bg2 的 drop
pass.set_render_pipeline(rp1)
// 不能 调用 rp1 的 drop
pass.draw()
// 这里之后，可以扔掉 vb1, bg1, rp1
pass.set_vertex_buffer(vb2)

2.03. 不支持

函数	支持	说明
QuerySet	×	WebGL2 本身支持
hal::Fence	×	WebGL2 本身支持
RenderBundle	×
ComputePipeline	×
ComputePass	×
hal::Barrier	×

2.04. wgpu::util

函数	支持	说明
`backend_bits_from_env`	✔	永远返回 Some(Backends::GL)
`create_texture_with_data`	✔
`create_buffer_init`	✔

2.05. `Instance`

函数	支持	说明
`new`	✔
`request_adapter`	✔
`create_surface`	✔
enumerate_adapters	×

2.06. `Adapter`

函数	支持	说明
`request_device`	✔
`features`	✔
`limits`	✔
`get_info`	✔
`get_downlevel_capabilities`	✔
`is_surface_supported`	✔
`get_texture_format_features`	✔

2.07. `Surface`

函数	支持	说明
`configure`	✔	`present_mode`: 必须是`Fifo`; `alpha_mode`: 必须是 `Opaque`
`get_current_texture`	✔
get_default_config	×
get_capabilities	×

2.08. `SurfaceTexture`

函数	支持	说明
`present`	✔

2.09. `Device`

注：所有方法，都要等 Surface.configure(Device, &config) 调用之后，才能使用！

函数	支持	说明
`features`	✔
`limits`	✔
`create_shader_module`	✔
`create_command_encoder`	✔
`create_bind_group_layout`	✔
`create_bind_group`	✔
`create_pipeline_layout`	✔
`create_render_pipeline`	✔	参数 layout: Option<&'a PipelineLayout> 必须有值！
`create_buffer`	✔
`create_texture`	✔
`create_sampler`	✔
create_shader_module_unchecked	×
create_shader_module_spirv	×
create_render_bundle_encoder	×
create_compute_pipeline	×
create_texture_from_hal	×
create_query_set	×
poll	×
on_uncaptured_error	×
push_error_scope	×
pop_error_scope	×
start_capture	×
stop_capture	×
as_hal	×

2.10. `Queue`

注：所有方法，都要等和该Queue对应的Device 调用 Surface.configure(Device, &config) 之后，才能使用！

函数	支持	说明
`write_buffer`	✔
`write_texture`	✔
`submit`	✔	空实现
on_submitted_work_done	×
write_buffer_with	×
copy_external_image_to_texture	×
get_timestamp_period	×

2.11. `CommandEncoder`

函数	支持	说明
`finish`	✔	空实现
`begin_render_pass`	✔	只支持一个渲染目标
clear_texture	×
clear_buffer	×
begin_compute_pass	×
copy_buffer_to_buffer	×
copy_buffer_to_texture	×
copy_texture_to_buffer	×
copy_texture_to_texture	×
insert_debug_marker	×
push_debug_group	×
pop_debug_group	×
write_timestamp	×
resolve_query_set	×

2.12. `CommandBuffer` 空内容，空实现

2.13. `RenderPass`

函数	支持	说明
`set_bind_group`	✔
`set_pipeline`	✔
`set_blend_constant`	✔
`set_index_buffer`	✔
`set_vertex_buffer`	✔
`set_scissor_rect`	✔
`set_viewport`	✔
`set_stencil_reference`	✔
`draw`	✔	参数 `first_instance` 必须为 0; `base_vertex` 必须为 0
`draw_indexed`	✔	参数 `first_instance` 必须为 0; `base_vertex` 必须为 0
set_push_constants	×
insert_debug_marker	×
push_debug_group	×
pop_debug_group	×
draw_indirect	×
draw_indexed_indirect	×
execute_bundles	×
multi_draw_indirect	×
multi_draw_indexed_indirect	×
multi_draw_indirect_count	×
multi_draw_indexed_indirect_count	×
write_timestamp	×
begin_pipeline_statistics_query	×
end_pipeline_statistics_query	×

2.14. `Sampler`

注：其生命周期还受到 BindGroup 的影响，见BindGroup

2.15. `Texture`

注：其生命周期还受到 BindGroup 的影响，见BindGroup

函数	支持	说明
`create_view`	✔
`as_image_copy`	✔
`size`	✔
`width`	✔
`height`	✔
`depth_or_array_layers`	✔
`mip_level_count`	✔
`sample_count`	✔
`dimension`	✔
`format`	✔
`usage`	✔
as_hal	×
destroy	×

2.16. `Buffer`

注：其生命周期还受到 BindGroup 的影响，见BindGroup

函数	支持	说明
`size`	✔
`usage`	✔
`as_entire_binding`	✔
`as_entire_buffer_binding`	✔
`slice`	✔
unmap	×
destroy	×

2.17. `BufferSlice` 空实现

函数	支持	说明
map_async	×
get_mapped_range	×
get_mapped_range_mut	×

2.18. `BindGroup`

BindGroup 会握住它使用的Buffer, Texture, Sampler 对象，使其不会被销毁。

如果想要对应的资源被销毁，必须同时扔掉BindGroup和对应的资源。

2.19. `ShaderModule`

仅支持 Naga 编译过后，版本为 glsl 3.0 的无 define 宏的 glsl
扩展：带上一个字段，用于说明这个shader原始的 set-binding 和 uniform 的名字

3. 附录

3.1. 和 `WebGL2` 相比，缺失的功能

代码模拟
- UBO：用 uniform 模拟
- Sampler：用 texture 函数模拟
- VS / FS: 不能指定 layout
  - 难点，需要 可行性测试：要找一套 WebGL Shader 的编译转换工具，naga未必支持；
    - 将 UBO 转成 Uniform；
    - 去掉所有的 layout，同时导出成 json文件，供 rust 设置；
  - rust层，调用 WebGL 的 getXXXLocation 取 Uniform / Attribute 的 location，建立 layout 的 hash-map；
看扩展有没有
- 很多纹理格式: 比如 float 纹理，深度纹理
- VAO
- 几何实例化
- 多目标渲染 / drawBuffers clearBuffer
- 多重采样
- FeedBack

3.2. 微信小游戏: `iOS` 的 `WebGL`

WebGL: 如果发现 iOS 14 的帧率提升不上去，试试在 canvas.getContext 接口将 antialias: true
WebGL: iOS 版本 14.0 ~ iOS 15.3, 多个 drawcall 使用不同偏移来共享 VB/IB，性能非常糟糕！

3.3. 初始化流程

Instance --> Adatper --> (Device, QUeue)

     --(Resumed Event)--> Surface

所有的 Device / Queue 的函数，都要等：Surface.configure(Device, &config) 之后调用。

原因：因为 Web平台没有跨 Surface 共享的 Context

可以将所有的渲染初始化，放到一个 furture，哪个furture 留到窗口的 Resumed 事件判断并初始化。

然后，configure 还是要等 Resized 调用（web没有Resize事件，就再 request_draw 中模拟）

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pi_wgpu

1. 使用

1.1. 集成 wgpu-rs

1.2. 运行 Windows 平台

1.3. 运行 Web 平台

1.4. 运行 Android 平台

1.5. 需要调试的 Demo

2. 设计

2.01. 限制

2.02. 销毁资源

2.03. 不支持

2.04. wgpu::util

2.05. `Instance`

2.06. `Adapter`

2.07. `Surface`

2.08. `SurfaceTexture`

2.09. `Device`

2.10. `Queue`

2.11. `CommandEncoder`

2.12. `CommandBuffer` 空内容，空实现

2.13. `RenderPass`

2.14. `Sampler`

2.15. `Texture`

2.16. `Buffer`

2.17. `BufferSlice` 空实现

2.18. `BindGroup`

2.19. `ShaderModule`

3. 附录

3.1. 和 `WebGL2` 相比，缺失的功能

3.2. 微信小游戏: `iOS` 的 `WebGL`

3.3. 初始化流程

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1. 使用

1.1. 集成 wgpu-rs

1.2. 运行 Windows 平台

1.3. 运行 Web 平台

1.4. 运行 Android 平台

1.5. 需要调试的 Demo

2. 设计

2.01. 限制

2.02. 销毁资源

2.03. 不 支持

2.04. wgpu::util

2.05. Instance

2.06. Adapter

2.07. Surface

2.08. SurfaceTexture

2.09. Device

2.10. Queue

2.11. CommandEncoder

2.12. CommandBuffer 空内容，空实现

2.13. RenderPass

2.14. Sampler

2.15. Texture

2.16. Buffer

2.17. BufferSlice 空实现

2.18. BindGroup

2.19. ShaderModule

3. 附录

3.1. 和 WebGL2 相比，缺失 的 功能

3.2. 微信小游戏: iOS 的 WebGL

3.3. 初始化流程

2.03. 不支持

2.05. `Instance`

2.06. `Adapter`

2.07. `Surface`

2.08. `SurfaceTexture`

2.09. `Device`

2.10. `Queue`

2.11. `CommandEncoder`

2.12. `CommandBuffer` 空内容，空实现

2.13. `RenderPass`

2.14. `Sampler`

2.15. `Texture`

2.16. `Buffer`

2.17. `BufferSlice` 空实现

2.18. `BindGroup`

2.19. `ShaderModule`

3.1. 和 `WebGL2` 相比，缺失的功能

3.2. 微信小游戏: `iOS` 的 `WebGL`