WebGPU 是个好东西,它取代 WebGL 是必然的,属于 WebGPU 的时代即将到来

WebGPU 是个好东西,它取代 WebGL 是必然的,属于 WebGPU 的时代即将到来

GPU 是单词 graphics processing unit 的缩写,中文通常会被翻译为:​​图形处理器​​​ 或 ​​图形处理单元​​。所以 WebGPU 从字面上可以简 单理解为:让浏览器(Web)拥有访问和使用 GPU 的能力。如何查看自己电脑是否有 GPU ?

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在左侧如果能够找到 GPU 则表示你的电脑有 GPU

若你的电脑本身就没有 GPU,那你搞不了 WebGPU 了...对于 WebGPU 而言,无论是 集成显卡,还是 独显,都是可以的。WebGPU 是一种新的 Web API,可用于在图形处理器(GPU)上执行渲染和计算操作。

WebGL的短板:API 标准太过陈旧WebGL 最新的版本 2.0 发布于 2017 年,该版本支持的 GPU 标准对应的是 Open ES 3.0,发布于 2012 年,而 Open ES 3.0 桌面端对应的标准为 Open GL 3.2,发布于 2009 年。2009 年已经是 12 年前了。在如此陈旧的标准下,根本无法充分利用到当前计算机中的性能优势:多核 CPU + 并行/通用计算 GPU 的优势。

Open GL 归属于 Khronos Group 这个组织,这个组织就没打算继续发展优化 Open ES 和 WebGL,Khronos 目前主要想发展的是另外一套标准:Vulkan,算是 OpenGL 的下一代版本。有一种阴谋论,说 WebGPU 替代 WebGL 原因之一是因为 WebGL 背后的 Open ES 版权归 Khronos,所以 W3C 组织才希望搞出属于自己的 WebGPU,一派胡言。WebGL 在渲染性能方面实在是没有跟上时代,这也是为什么 WebGL 网页 3D 实际上并没有大规模流行起来的原因。甚至学习 WebGL、Three.js 都被称为 ​​小众​​。

补充:苹果浏览器 Safari 2021年 9 月才开始支持 WebGL 2.0。为啥苹果浏览器对 WebGL 2.0 支持度这么晚?因为苹果觉得 WebGL 太慢,于是自己搞了一个 Metal 架构,将 WebGL 2.0 构建在自己的 Metal 架构之下,以便提升 WebGL 的性能。实际上这个性能的提升是有限的,且仅适用于苹果浏览器,不适用于谷歌浏览器。

天下分久必合 合久必分在 WebGL 不给力,且提升无望的情况下,各家各自造自己的轮子。最终 微软、浏览器厂商、芯片厂商、W3C、Khronos 等多方达成共识:放弃 WebGL,开发全新的 Web 图形渲染 API ,就是 WebGPU。浏览器厂商:苹果浏览器、谷歌浏览器、火狐浏览器等等主流浏览器芯片厂商:英特尔、AMD等W3C:万维网联盟,Web 标准的制定者Khronos:OpenGL / Open ES 的版权方

多方对WebGPU达成的共识:WebGPU 必须可以同时兼容 D3D12(微软)、Metal(苹果)、Vulkan(Khronos) 这 3 个底层框架。

相同的 API 和 着色器语言WebGL 对应的着色器语言为 GLSL(OpenGL Shading Language)

减少 CPU 开销具体体现在 优化渲染管线

更好支持 多线程WebGL 渲染命令一旦调用,就会立即全局生效,同步执行,所以是单线程。而 WebGPU 则将渲染命令拆分成 2 个步骤:录制命令(纯CPU操作) + GPU执行(多线程并行计算)

支持现代 GPU 架构

支持 GPU 通用计算关于 通用计算,这可能是 WebGPU 会爆发的另外一个点,不仅仅是用作 Web 3D 渲染,还为浏览器提供 GPU 通用计算的能力。TensorFlow.js 有可能也会迎来爆发。此外 WebGPU 还支持 Shared Memory(共享内存),简单来说可以定义一些变量让不同的进程都可以访问到该变量,极大提升 GPU 计算能力。注:共享内存(Shared Memory) 和 全局变量 并不是同一回事。

WebGPU结构体系图:你的程序(浏览器网页) > WebGPU API > 系统平台(OS) > { DirectX 12、Metal、Vulkan }图片来源:https://web.dev/gpu/特别补充:

上图中的 DirectX 12 就是 ​​D3D12​​ 。

WebGL 适用的是 DirectX 11,也就是 D3D11。

WebGPU通过充分利用GPU并行计算的能力来提升渲染 3D 性能。关于 “并行计算” 的一个举例说明:假设现在要计算 8 个数字的和,例如 2 + 4 + 3 + 6 + 8 + 1 + 7 + 9 等于多少,那么:这里我们假设每 2 个数字求和所需时间为 1 毫秒 (我只是举例)

WebGL 是​​单线​​​计算,它的步骤是:从左到右逐一计算,即 先计算前两个数之和(2 + 4 = 6),然后将计算结果再与第 3 个数字求和(6 + 3 = 9),然后再继续......那么这 8 个数字求和一共需要 7 毫秒。2. WebGPU 则采用 ​​并行计算​​​,它的步骤是:将 8 个数字分成 4 组(每组 2 个数),然后这 4 组 分别同时求和,得到 4 个数字,然后将这 4 个数字再拆分成 2 组(每组 2 个数字),再次分别同时求和,将得到的 2 个数字进行最终的求和。那么这 8 个数字求和一共需要 3 毫秒。7 毫秒 VS 3 毫秒上面使用 8 个数字求和仅仅是举例,实际中 3D 渲染所需的运算量非常大,可想而知性能差异会更大。你可以把 WebGL 对应的 CPU 单线计算看作是 1 位拥有超高心算能力的强者。而 WebGPU 对应的 GPU 并行计算 则是 1 万名普通人。​​1 位强者​​​ VS ​​1 万个普通人​​ ,强者再强也是没有胜算的。

总之,记住一句话:WebGPU 是个好东西,它取代 WebGL 是必然的,属于 WebGPU 的时代即将到来。

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