WebGPU 的新变化 (Chrome 121)

在 Android 上支持 WebGPU

Chrome 团队很高兴地宣布，在搭载 Android 12 及更高版本的设备上，由 Qualcomm GPU 和 ARM GPU 提供支持，在 Chrome 121 中，WebGPU 现在默认处于启用状态。

支持将逐步扩大，以涵盖更广泛的 Android 设备，包括在不久的将来运行 Android 11 的设备。此次扩展将有赖于进一步的测试和优化，以确保跨更广泛的硬件配置提供顺畅的体验。请参阅问题 chromium:1497815。

在 Windows 上使用 DXC（而非 FXC）进行着色器编译

现在，Chrome 利用强大的 DXC（DirectX 编译器）在配备 SM6+ 图形硬件的 Windows D3D12 计算机上编译着色器。以前，WebGPU 依靠 FXC（FX 编译器）在 Windows 上进行着色器编译。尽管可正常运行，但 FXC 缺少 DXC 中的功能集和性能优化。

初始测试显示，与 FXC 相比，使用 DXC 时的计算着色器编译速度平均提高了 20%。

计算和渲染通道中的时间戳查询

时间戳查询让 WebGPU 应用能够精确（精确到纳秒）测量其 GPU 命令执行计算和渲染通道所用的时间。它们被大量用于深入了解 GPU 工作负载的性能和行为。

当 GPUAdapter 中提供 "timestamp-query" 功能时，您可以执行以下操作：

• 使用 "timestamp-query" 功能请求 GPUDevice。
• 创建一个类型为 "timestamp" 的 GPUQuerySet。
• 使用 GPUComputePassDescriptor.timestampWrites 和 GPURenderPassDescriptor.timestampWrites 定义在 GPUQuerySet 中写入时间戳值的位置。
• 使用 resolveQuerySet() 将时间戳值解析为 GPUBuffer。
• 通过将结果从 GPUBuffer 复制到 CPU 来重新读取时间戳值。
• 将时间戳值解码为 BigInt64Array。

请参阅以下示例并发出 dawn:1800。

const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter();
if (!adapter.features.has("timestamp-query")) {
  throw new Error("Timestamp query feature is not available");
}
// Explicitly request timestamp query feature.
const device = await adapter.requestDevice({
  requiredFeatures: ["timestamp-query"],
});
const commandEncoder = device.createCommandEncoder();

// Create a GPUQuerySet which holds 2 timestamp query results: one for the
// beginning and one for the end of compute pass execution.
const querySet = device.createQuerySet({ type: "timestamp", count: 2 });
const timestampWrites = {
  querySet,
  beginningOfPassWriteIndex: 0, // Write timestamp in index 0 when pass begins.
  endOfPassWriteIndex: 1, // Write timestamp in index 1 when pass ends.
};
const passEncoder = commandEncoder.beginComputePass({ timestampWrites });
// TODO: Set pipeline, bind group, and dispatch work to be performed.
passEncoder.end();

// Resolve timestamps in nanoseconds as a 64-bit unsigned integer into a GPUBuffer.
const size = 2 * BigInt64Array.BYTES_PER_ELEMENT;
const resolveBuffer = device.createBuffer({
  size,
  usage: GPUBufferUsage.QUERY_RESOLVE | GPUBufferUsage.COPY_SRC,
});
commandEncoder.resolveQuerySet(querySet, 0, 2, resolveBuffer, 0);

// Read GPUBuffer memory.
const resultBuffer = device.createBuffer({
  size,
  usage: GPUBufferUsage.COPY_DST | GPUBufferUsage.MAP_READ,
});
commandEncoder.copyBufferToBuffer(resolveBuffer, 0, resultBuffer, 0, size);

// Submit commands to the GPU.
device.queue.submit([commandEncoder.finish()]);

// Log compute pass duration in nanoseconds.
await resultBuffer.mapAsync(GPUMapMode.READ);
const times = new BigInt64Array(resultBuffer.getMappedRange());
console.log(`Compute pass duration: ${Number(times[1] - times[0])}ns`);
resultBuffer.unmap();

由于时间攻击的顾虑，时间戳查询以 100 微秒的分辨率进行量化，实现了精确率和安全性之间的良好折衷。在 Chrome 浏览器中，您可以在开发应用期间在 chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features 处启用“WebGPU 开发者功能”标记，以停用时间戳量化。如需了解详情，请参阅时间戳查询量化。

由于 GPU 可能会偶尔重置时间戳计数器，这可能会导致时间戳之间出现意外值（例如时间戳之间的负增量），因此建议您查看 git diff 更改，从而为以下 Compute Boids 示例添加时间戳查询支持。

指向着色器模块的默认入口点

为了提升开发者体验，您现在可以在创建计算或渲染流水线时省略着色器模块的 entryPoint。如果在着色器代码中未找到着色器阶段的唯一入口点，则会触发 GPUValidationError。请参阅以下示例并问题 dawn:2254。

const code = `
    @vertex fn vertexMain(@builtin(vertex_index) i : u32) ->
      @builtin(position) vec4f {
       const pos = array(vec2f(0, 1), vec2f(-1, -1), vec2f(1, -1));
       return vec4f(pos[i], 0, 1);
    }
    @fragment fn fragmentMain() -> @location(0) vec4f {
      return vec4f(1, 0, 0, 1);
    }`;
const module = myDevice.createShaderModule({ code });
const format = navigator.gpu.getPreferredCanvasFormat();
const pipeline = await myDevice.createRenderPipelineAsync({
  layout: "auto",
  vertex: { module, entryPoint: "vertexMain" },
  fragment: { module, entryPoint: "fragmentMain", targets: [{ format }] },
  vertex: { module },
  fragment: { module, targets: [{ format }] },
});

支持将 display-p3 作为 GPUExternalTexture 颜色空间

现在，当您使用 importExternalTexture() 从 HDR 视频导入 GPUExternalTexture 时，可以设置 "display-p3" 目标颜色空间。了解 WebGPU 如何处理颜色空间。请参阅以下示例，并提出 chromium:1330250。

// Create texture from HDR video.
const video = document.querySelector("video");
const texture = myDevice.importExternalTexture({
  source: video,
  colorSpace: "display-p3",
});

内存堆信息

为帮助您预测在应用开发期间分配大量内存时的内存限制，requestAdapterInfo() 现在会公开 memoryHeaps 信息，例如适配器上可用的内存堆的大小和类型。仅当 chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features 上的“WebGPU 开发者功能”标志启用时，此实验性功能才可用。请参阅以下示例并问题 dawn:2249。

const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter();
const adapterInfo = await adapter.requestAdapterInfo();

for (const { size, properties } of adapterInfo.memoryHeaps) {
  console.log(size); // memory heap size in bytes
  if (properties & GPUHeapProperty.DEVICE_LOCAL)  { /* ... */ }
  if (properties & GPUHeapProperty.HOST_VISIBLE)  { /* ... */ }
  if (properties & GPUHeapProperty.HOST_COHERENT) { /* ... */ }
  if (properties & GPUHeapProperty.HOST_UNCACHED) { /* ... */ }
  if (properties & GPUHeapProperty.HOST_CACHED)   { /* ... */ }
}

黎明动态

添加了 wgpu::Instance 上的 HasWGSLLanguageFeature 和 EnumerateWGSLLanguageFeatures 方法，用于处理 WGSL 语言功能。请参阅问题 dawn:2260。

通过非标准 wgpu::Feature::BufferMapExtendedUsages 功能，您可以使用 wgpu::BufferUsage::MapRead 或 wgpu::BufferUsage::MapWrite 以及任何其他 wgpu::BufferUsage 创建 GPU 缓冲区。请参阅以下示例，并发出 dawn:2204。

wgpu::BufferDescriptor descriptor = {
  .size = 128,
  .usage = wgpu::BufferUsage::MapWrite | wgpu::BufferUsage::Uniform
};
wgpu::Buffer uniformBuffer = device.CreateBuffer(&descriptor);

uniformBuffer.MapAsync(wgpu::MapMode::Write, 0, 128,
   [](WGPUBufferMapAsyncStatus status, void* userdata)
   {
      wgpu::Buffer* buffer = static_cast<wgpu::Buffer*>(userdata);
      memcpy(buffer->GetMappedRange(), data, sizeof(data));
   },
   &uniformBuffer);

以下功能已被记录在文档中：ANGLE 纹理共享、D3D11 多线程保护、隐式设备同步、Norm16 纹理格式、时间戳查询 - 通道内、Pixel 本地存储、着色器功能以及多平面格式{/15。

Chrome 团队为 Dawn 创建了一个官方 GitHub 代码库。

这仅涵盖了部分重要的亮点。查看详尽的提交内容列表。

WebGPU 的新变化

WebGPU 的新变化系列中涵盖的所有内容的列表。

Chrome 125

• 子群组（正在开发的功能）
• 渲染到 3D 纹理切片
• 黎明动态

Chrome 124

• 只读和读写存储纹理
• Service Worker 和共享 Worker 支持
• 新增适配器信息属性
• bug 修复
• 黎明动态

Chrome 123

• WGSL 中的 DP4a 内置函数支持
• WGSL 中的指针参数不受限制
• 在 WGSL 中解引用组合的语法糖
• 模板和深度切面的只读状态
• 黎明动态

Chrome 122

• 利用兼容模式扩大覆盖面（正在开发的功能）
• 提高 maxVertexAttributes 限制
• 黎明动态

Chrome 121

• 在 Android 上支持 WebGPU
• 在 Windows 上使用 DXC（而非 FXC）进行着色器编译
• 计算和渲染通道中的时间戳查询
• 着色器模块的默认入口点
• 支持将 display-p3 作为 GPUExternalTexture 颜色空间
• 内存堆信息
• 黎明动态

Chrome 120

• 支持 WGSL 中的 16 位浮点值
• 挑战极限
• 深度模板状态更改
• 适配器信息更新
• 时间戳查询量化
• 弹簧清洁功能

Chrome 119

• 可过滤的 32 位浮点纹理
• unorm10-10-10-2 顶点格式
• rgb10a2uint 纹理格式
• 黎明动态

Chrome 118

• copyExternalImageToTexture() 中的 HTMLImageElement 和 ImageData 支持
• 针对读写和只读存储纹理的实验性支持
• 黎明动态

Chrome 117

• 取消设置顶点缓冲区
• 取消设置绑定组
• 当设备丢失时，消除异步流水线创建过程中出现的错误
• SPIR-V 着色器模块创建更新
• 改善开发者体验
• 使用自动生成的布局缓存流水线
• 黎明动态

Chrome 116

• WebCodecs 集成
• GPUAdapter 返回的设备requestDevice()
• 在调用 importExternalTexture() 时确保视频播放流畅
• 规范一致性
• 改善开发者体验
• 黎明动态

Chrome 115

• 支持的 WGSL 语言扩展
• 针对 Direct3D 11 的实验性支持
• 使用交流电源默认使用独立的 GPU
• 改善开发者体验
• 黎明动态

Chrome 114

• 优化 JavaScript
• 在未配置的画布上执行 getCurrentTexture() 会抛出 InvalidStateError
• WGSL 更新
• 黎明动态

Chrome 113

• 在 importExternalTexture() 中使用 WebCodecs VideoFrame 源