Orillusion首頁、文檔和下載- WebGPU 輕量級3D 渲染引擎- 程式开发

Orillusion 引擎是一款完全支持WebGPU 標準的輕量級渲染引擎。基於最新的Web 圖形API標準，做了大量的探索和嘗試，實現了很多曾經在Web 中很難實現或者根本實現不了的技術和功能。

WebGPU 支持​

引擎底層沒有考慮到兼容現有的 WebGL 標準，而是完全向最新的 WebGPU 標準看齊。隨著WebGPU API 和 WGSL 的持續發展，開發團隊也將快速更新迭代引擎底層 WebGPU 的計算和渲染能力，提升引擎性能優勢。

ECS 組件式系統​

引擎框架發展至今，業內普遍開始採用 组合优于继承 的開發設計原則。因此，開發團隊放棄繼承式架構，而選擇了最新的 ECS 組件式架構做為引擎的成體設計思路。消除了繼承模式中的繼承鏈複雜，功能交織的問題，通過解耦，封裝和模塊化重新的設計，開發者可以更靈活的進行功能組合及擴展。

面向數據（DO）設計​

嚴格的 ECS 架構要求，要求 Entity, Component 和 System 要完全獨立分隔。這種設計範式下對於數據優化和性能是可以得到更大的提升。但是同時也會帶來很大的負面問題就是開發成本和難度非常大。因此考慮到開發者的使用難度，以及Web開發者的開發習慣。採用了 ECS 中核心 Data Oritented (面向数据开发) 理念，實現按需 DO 的結構。目前的使用方式為，在 GPU 中創建連續內存，同時在 CPU 和 GPU 之間通過內存映射的方式，實現數據的連續高效傳遞，減少 CPU 和 GPU 之間數據交換的等待時間和次數。既能提高緩存命中率，實現性能的提升，也同時可以保證整體引擎開發和使用的易用性。

集群光照剔除​

這裡也就是 Clustered Forward Rendering 中的光照剔除方案。在二維 (Tile) 和三維 (Cluster) 同時對於空間進行塊狀分割，最後只計算對這個塊狀空間有光照貢獻的光源，完成無效光源的剔除過程，提高計算效率。基於 WebGL 的 Uniform Buffer 有很多限制，光源數量支持比較少，一般在10個以內。WebGPU 有了具備了 Storage Buffer，基本上就是直接對標 GPU 顯存的限制。只要做好自身的內存管理和優化，就可以充分利用GPU的能力，實現多光源渲染的場景。

物理仿真係統​

首先接入了 ammo.js，做為CPU端的基本物理仿真功能實現。同時正在搭建基於Compute Shader 的 GPU 端物理仿真引擎，包括粒子，流體，軟體，剛體，布料等。在WebGL 時期，只能依靠頂點和紋理的數據結構進行相應的計算過程，實現複雜，效率不高。通過WebGPU 的 Compute Shader，內存和數據結構更加靈活，給了很大的想像空間。目前已經實現了很多優秀的物理仿真案例，更多更強的物理仿真的功能正在快速迭代過程中。

基於物理的材質渲染​

實現了最基本的 Blinn-phong 模型材質渲染。為了增加更好的真實感渲染效果，依靠 HDR Light ，也實現了基於 PBR (Physically-based rendering) 的材質渲染。也是目前主流引擎的標配了，是一項比較普及的基本引擎要求。

豐富的後處理特效​

后处理特效 是使得渲染內容氛圍感提升的重要處理方式。基於 WebGPU 的 compute shader，目前實現了 HDR 泛光，屏幕空间反射, 环境光屏蔽 等常用的後處理效果。依靠 WebGPU 的通用計算能力可以更高效的利用 GPU 計算優勢，實現非常好的效果。

例如，屏幕空間反射(SSR) 是基於屏幕空間大小來實現反射效果。相比平面反射，可以實現場景任意表面反射，而且不需要額外的 DrawCall，是非常流行的實時反射技術。首先，屏幕空間物體的每個像素需要計算其反射向量。然後，需要判斷屏幕空間的 Ray Marching 坐標的深度和深度緩存中存儲的物體深度是否相交。最後，適當的調節粗糙度，把交點的顏色做為反射顏色完成著色。這個過程中的計算過程，都通過 WebGPU 的 Compute Shader 來實現，避免了 CPU 的消耗。最終在瀏覽器中可以呈現出非常良好的反射效果。

更多擴展後處理特效參考 PostEffects。