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コンピュートシェーダー（応用）

ほとんどのコンピュートシェーダーでは、コンピュートシェーダー のページで説明している簡略化された構文だけで十分です。WGSL でリソースを宣言すれば、エンジンが自動的に反映します。

このページでは、バインドグループの 手動 制御について説明します。これは現在も完全にサポートされています。リソースを記述する computeBindGroupFormat（および必要に応じて computeUniformBufferFormats）を自分で指定し、WGSL に明示的な @group/@binding インデックスを記述します。次のような場合に使用します：

  • バインディングレイアウトを正確に制御したい
  • 固定のバインディングでエンジンやアプリケーション所有のバッファと連携したい
  • 明示的にバインドしたリソースと反映されるリソースを混在させたい
注記

手動バインドグループは非推奨ではありません。computeBindGroupFormat を手書きしている既存のコンピュートシェーダーは、変更なしでそのまま動作します。都合のよいときに簡略化された構文へ移行しても、まったく移行しなくても構いません。

バインドグループフォーマット​

computeBindGroupFormatは、コンピュートシェーダーで利用可能なリソースを定義します。これを指定する場合は、一致するように WGSL に明示的な @group/@binding インデックスを記述します。様々なタイプのリソースをバインドできます：

const shader = new pc.Shader(device, {
    name: 'MyComputeShader',
    shaderLanguage: pc.SHADERLANGUAGE_WGSL,
    cshader: shaderCode,
    computeBindGroupFormat: new pc.BindGroupFormat(device, [
        // リソースバインディングをここに記述
    ])
});

ストレージバッファ​

ストレージバッファは、大量のデータへの読み書きアクセスを可能にします：

// 読み書き可能なストレージバッファ
new pc.BindStorageBufferFormat('particles', pc.SHADERSTAGE_COMPUTE)

// 読み取り専用のストレージバッファ
new pc.BindStorageBufferFormat('spheres', pc.SHADERSTAGE_COMPUTE, true)

WGSLでは、ストレージバッファに以下のようにアクセスします：

@group(0) @binding(0) var<storage, read_write> particles: array<f32>;
@group(0) @binding(1) var<storage, read> spheres: array<vec4f>;

ストレージテクスチャ​

ストレージテクスチャは、コンピュートシェーダーがテクスチャに直接書き込むことを可能にします：

new pc.BindStorageTextureFormat('outTexture', pc.PIXELFORMAT_RGBA8, pc.TEXTUREDIMENSION_2D)

WGSLでは：

@group(0) @binding(0) var outputTexture: texture_storage_2d<rgba8unorm, write>;

// テクスチャへの書き込み
textureStore(outputTexture, vec2i(global_id.xy), color);

入力テクスチャ​

入力テクスチャは読み取り専用のテクスチャデータを提供します。最後のパラメータはサンプラーを含めるかどうかを制御します：

// サンプラーなしのテクスチャ（textureLoad用）
new pc.BindTextureFormat('inputTexture', pc.SHADERSTAGE_COMPUTE, undefined, undefined, false)

// サンプラー付きのテクスチャ（textureSampleLevel用）
new pc.BindTextureFormat('inputTexture', pc.SHADERSTAGE_COMPUTE, undefined, undefined, true)

WGSLでは、サンプラーが含まれている場合、テクスチャ名に_samplerサフィックスを付けて使用します：

// サンプラーなし - 直接テクセルアクセスにtextureLoadを使用
@group(0) @binding(0) var inputTexture: texture_2d<f32>;
let color = textureLoad(inputTexture, position, 0);

// サンプラー付き - フィルタリングされたサンプリングにtextureSampleLevelを使用
@group(0) @binding(0) var inputTexture: texture_2d<f32>;
@group(0) @binding(1) var inputTexture_sampler: sampler;
let color = textureSampleLevel(inputTexture, inputTexture_sampler, uv, 0.0);
注記

コンピュートシェーダーでは、ミップレベル（LOD）を明示的に指定する必要があるため、textureSampleの代わりにtextureSampleLevelを使用してください。

ユニフォームバッファ​

コンピュートシェーダーにユニフォームデータを渡すには、まずユニフォームバッファフォーマットを定義します：

const uniformBufferFormat = new pc.UniformBufferFormat(device, [
    new pc.UniformFormat('tint', pc.UNIFORMTYPE_VEC4),
    new pc.UniformFormat('time', pc.UNIFORMTYPE_FLOAT),
    new pc.UniformFormat('count', pc.UNIFORMTYPE_UINT)
]);

次に、バインドグループとともにシェーダー定義に含めます：

const shader = new pc.Shader(device, {
    name: 'ComputeShader',
    shaderLanguage: pc.SHADERLANGUAGE_WGSL,
    cshader: shaderCode,

    // ユニフォームバッファフォーマットを割り当て
    computeUniformBufferFormats: {
        ub: uniformBufferFormat
    },

    // バインドグループにユニフォームバッファを含める
    computeBindGroupFormat: new pc.BindGroupFormat(device, [
        new pc.BindUniformBufferFormat('ub', pc.SHADERSTAGE_COMPUTE),
        // ... その他のバインディング
    ])
});

WGSLでは：

struct ub_compute {
    tint: vec4f,
    time: f32,
    count: u32
}

@group(0) @binding(0) var<uniform> ubCompute: ub_compute;

@compute @workgroup_size(1, 1, 1)
fn main(@builtin(global_invocation_id) global_id: vec3u) {
    let t = ubCompute.time;
    let c = ubCompute.count;
}

反映リソースと手動リソースの混在​

呼び出し側が指定する computeBindGroupFormat と、簡略化された（反映される）構文は、同じシェーダー内で併用できます：

  • computeBindGroupFormat に記述したリソースは、指定したバインディングで グループ 0 に配置されます。
  • 簡略化された構文（@group/@binding なし）で宣言したリソースは引き続き反映され、インデックス 1 の別のバインドグループ に配置されます。
  • WGSL 内の明示的な（@group/@binding 付きの）宣言はそのまま保持されます。

computeBindGroupFormat を指定しない場合、反映されるリソースはグループ 0 に配置されます（コンピュートシェーダー を参照）。

いずれの場合も、リソースが手動バインドか反映かにかかわらず、値は setParameter で名前によって割り当てられます。

サンプル​

以下のサンプルは手書きのバインドグループフォーマットを使用しています：

Histogram
Texture Generation
Indirect Dispatch