webgl - WebGL:异步操作？

Question

我想知道是否可以利用WebGL进行任何异步调用？

我研究了Spec v1和Spec v2，他们什么都没提及。在V2中，有一种WebGL查询机制，我认为这不是我想要的。

在网络上进行搜索并没有确定的定义。有此示例，尚不清楚同步版本和异步版本如何不同。 http://toji.github.io/shader-perf/

最终，我希望能够异步实现所有这些功能：


readPixels
texSubImage2D和texImage2D
着色器编译
程序链接
画？？？


有一个glFinish操作，其文档显示：“直到所有以前调用的GL命令的效果完成，才返回。”对我来说，这意味着可以通过调用Finish（）等待异步操作？

网络上的一些帖子建议，调用getError（）也会强制一些同步性，这并不是每次调用后都希望做的事情。

Answer 1

这取决于您对异步的定义。

在Chrome中（Firefox可能现在也这样做吗？不确定）。 Chrome浏览器通过JavaScript单独运行所有GPU代码。这意味着您的命令正在异步运行。甚至OpenGL本身也被设计为异步的。函数（WebGL / OpenGL）将命令插入命令缓冲区。这些由其他线程/进程执行。您告诉OpenGL“嘿，我有新命令要执行！”通过调用gl.flush。它异步执行这些命令。如果不调用gl.flush，则在发出太多命令时会定期为您调用。假设您已调用画布的任何渲染命令（gl.drawXXX，gl.clear），当前JavaScript事件退出时也会调用该方法。

从这个意义上说，关于WebGL的一切都是异步的。如果您不查询某些内容（gl.getXXX，gl.readXXX），则表示正在处理（绘制）与JavaScript不同步的内容。 WebGL使您可以在与CPU分开运行之后访问GPU。

了解这种在Chrome中利用它的方法是通过提交着色器来异步编译着色器

for each shader
  s = gl.createShader()
  gl.shaderSource(...);
  gl.compileShader(...);
  gl.attachShader(...);
gl.linkProgram(...)
gl.flush()

GPU进程现在将编译您的着色器。因此，例如，在250ms之后，您才开始询问它是否成功并查询位置，然后，如果花费不到250ms的时间来编译和链接着色器，则它们都是异步发生的。

在WebGL2中，至少有一个更清晰的异步操作，即遮挡查询，其中WebGL2可以告诉您为一组绘制调用绘制了多少像素。如果未抽签，则您的抽签被遮挡。要获得答案，您需要定期查看答案是否准备就绪。通常，您检查下一帧，而实际上WebGL规范要求答案直到下一帧才可用。

否则，目前（2018年8月），没有明确的异步API。

更新资料

HankMoody提出了 texImage2D是同步的注释。同样，这取决于您对异步的定义。添加命令及其数据需要花费时间。像 gl.enable(gl.DEPTH_TEST)这样的命令只需添加2-8个字节。像 gl.texImage2D(..., width = 1024, height = 1024, RGBA, UNSIGNED_BYTE)这样的命令必须添加4meg!。一旦上传了4meg，其余的都是异步的，但是上传需要时间。这两个命令是相同的，只是添加2-8个字节比添加4meg所需的时间少得多。

更清楚的是，上传4兆之后，许多其他事情会异步发生。该驱动程序被称为4兆。驱动程序复制该4Meg。驱动程序计划稍后使用该4meg，因为如果纹理已在使用中，它无法立即上传数据。要么立即将其上传到新区域，然后在实际使用该新数据的绘制调用之前交换纹理指向的内容。其他驱动程序只是复制数据并存储它，然后等到在绘制调用中使用纹理来实际更新纹理。这是因为texImage2D具有疯狂的语义，您可以按任何顺序上传不同大小的mips，因此驱动程序直到绘制时间之前才知道GPU内存中实际需要什么，因为它不知道您要调用texIamge2D的顺序。本段中提到的所有这些东西都是异步发生的。

但这确实带来了更多信息。

gl.texImage2D和相关命令必须完成大量工作。一种是他们必须遵守 UNPACK_FLIP_Y_WEBGL和 UNPACK_PREMULTIPLY_ALPHA_WEBGL，因此他们需要复制多个数据来翻转或预乘它。其次，如果向他们传递视频，画布或图像，则它们可能必须进行大量转换，甚至从源中重新解析图像，尤其是根据 UNPACK_COLORSPACE_CONVERSION_WEBGL。这是否以某种异步方式发生取决于浏览器。由于您无权直接访问图像/视频/画布，因此浏览器可能会执行所有异步操作，但必须以一种或另一种方式完成所有工作。

为了完成ASYNC的大部分工作，添加了 ImageBitmap API。像大多数Web API一样，它的规格不足，但是您的想法是先执行 fetch（异步）。然后，您请求创建一个 ImageBitmap并为其提供颜色转换，翻转，预乘alpha的选项。这也会异步发生。然后，将结果传递给 gl.texImage2D，希望浏览器能够在进入最后一步之前完成所有繁重的工作。

例：

// note: mode: 'cors' is because we are loading
// from a different domain

async function main() {
  const response = await fetch('https://i.imgur.com/TSiyiJv.jpg', {mode: 'cors'})
  if (!response.ok) {
    return console.error('response not ok?');
  }
  const blob = await response.blob();
  const bitmap = await createImageBitmap(blob, {
    premultiplyAlpha: 'none',
    colorSpaceConversion: 'none',
  });

  const gl = document.querySelector("canvas").getContext("webgl");

  const tex = gl.createTexture();
  gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, tex);
  {
    const level = 0;
    const internalFormat = gl.RGBA;
    const format = gl.RGBA;
    const type = gl.UNSIGNED_BYTE;
    gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, level, internalFormat,
                  format, type, bitmap);
    gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_S, gl.CLAMP_TO_EDGE);
    gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_T, gl.CLAMP_TO_EDGE);
    gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR);
  }

  const vs = `
  uniform mat4 u_worldViewProjection;
  attribute vec4 position;
  attribute vec2 texcoord;
  varying vec2 v_texCoord;

  void main() {
    v_texCoord = texcoord;
    gl_Position = u_worldViewProjection * position;
  }
  `;
  const fs = `
  precision mediump float;
  varying vec2 v_texCoord;
  uniform sampler2D u_tex;
  void main() {
    gl_FragColor = texture2D(u_tex, v_texCoord);
  }
  `;

  const m4 = twgl.m4;
  const programInfo = twgl.createProgramInfo(gl, [vs, fs]);
  const bufferInfo = twgl.primitives.createCubeBufferInfo(gl, 2);
  const uniforms = {
    u_tex: tex,
  };

  function render(time) {
    time *= 0.001;
    twgl.resizeCanvasToDisplaySize(gl.canvas);
    gl.viewport(0, 0, gl.canvas.width, gl.canvas.height);

    gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
    gl.enable(gl.DEPTH_TEST);

    const fov = 30 * Math.PI / 180;
    const aspect = gl.canvas.clientWidth / gl.canvas.clientHeight;
    const zNear = 0.5;
    const zFar = 10;
    const projection = m4.perspective(fov, aspect, zNear, zFar);
    const eye = [1, 4, -6];
    const target = [0, 0, 0];
    const up = [0, 1, 0];

    const camera = m4.lookAt(eye, target, up);
    const view = m4.inverse(camera);
    const viewProjection = m4.multiply(projection, view);
    const world = m4.rotationY(time);

    uniforms.u_worldViewProjection = m4.multiply(viewProjection, world);

    gl.useProgram(programInfo.program);
    twgl.setBuffersAndAttributes(gl, programInfo, bufferInfo);
    twgl.setUniforms(programInfo, uniforms);
    gl.drawElements(gl.TRIANGLES, bufferInfo.numElements, gl.UNSIGNED_SHORT, 0);

    requestAnimationFrame(render);
  }
  requestAnimationFrame(render);
}
main();

body { margin: 0; }
canvas { width: 100vw; height: 100vh; display: block; }

<script src="https://twgljs.org/dist/4.x/twgl-full.min.js"></script>
<canvas></canvas>

不幸的是，这仅适用于2018年8月起的Chrome。 Firefox bug is here。我不知道的其他浏览器。