WebGL中uniforms数量过多如何解决？

在我的一个项目里，需要向WebGL的片元着色器Fragment Shader传入很多需要随时更新的uniform数据，然后着色器利用这些数据实时计算整个屏幕空间每个点的颜色值。
但当uniform数量过多时，着色器会报bug：

35632 Shader Error:ERROR: too many uniforms

部分代码如下：

<script id="shader-fragment-main" type="x-shader/x-fragment">
precision highp float; //高精度浮点数
varying vec4 vPosition; //当前点位置 [-1.0, 1.0]

uniform float uWidth;
uniform float uHeight; //宽高
uniform vec2 uCameraPos; //相机位置 [0, WIDTH] [0, HEIGHT]
uniform float uCameraRot; //相机旋转 rad

struct Light{
    vec2 position; //位置
    vec3 color; //颜色
    float intensity;
};
const int LIGHT_MAX = 170; //最大数量
uniform Light uLights[LIGHT_MAX];

此处如果LIGHT_MAX>=170就会报bug。
（此处light不是指渲染中的光源，是我自己的一个数据变量名，程序根据light数据计算渲染画面）
本人初入WebGL，以下是我的一些想法，愿高人指教：

  • 对于实时更新的渲染计算只能用GPU来保证性能，用CPU计算必会卡死
  • 这个算法只用了一个着色器生成整个屏幕的画面，但后续算法由于light对屏幕像素点颜色值存在互相叠加影响，也许没有办法拆成多个着色器？
    虽然可能可以将几乎不会影响到屏幕的light剔除，但每个light影响范围很广，且light数量或许可变，可能也无法避免同时出现>=170个light的情况（关键是一旦出现便会导致显示错误）
  • uniform数量有限，但变量的值会在js中实时更新，不知道有没有uniform的替代解方案？

请问有没有哪位高人能够帮忙解决下这个问题，万分感谢

【以下回答由 GPT 生成】

问题解答:

如何使用GPU保证性能，以实时更新渲染计算，而不会导致性能问题？

在WebGL中，使用大量的uniform变量会导致性能下降，因为每次绘制时都需要将这些变量从CPU发送到GPU。为了提高性能，可以考虑使用纹理(Texture)来传递数据。

以下是一种解决方案: 1. 将uniform数据打包成纹理。 2. 在片元着色器中，使用纹理采样器来读取纹理中的数据。 3. 在js中，使用WebGL的纹理相关API来更新纹理数据。

具体步骤如下： 1. 创建一个空纹理对象，并将其绑定到目标(TEXTURE_2D)上。 javascript // 创建空纹理 const texture = gl.createTexture(); // 绑定纹理对象到目标 gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);

  1. 使用texImage2D函数创建纹理数据，并设置参数。 ```javascript const level = 0; // 纹理层级 const internalFormat = gl.RGBA; // 内部格式 const width = 1; // 纹理宽度 const height = LIGHT_MAX; // 纹理高度

const pixels = new Float32Array(LIGHT_MAX * 4); // 创建纹理数据

// 使用texImage2D函数创建纹理数据 gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, level, internalFormat, width, height, 0, internalFormat, gl.FLOAT, pixels); ```

  1. 在片元着色器中使用纹理采样器获取对应的uniform数据。 ```glsl uniform sampler2D uLightsTexture; // 纹理采样器

void main() { // 读取纹理数据 vec4 lightData = texture2D(uLightsTexture, vec2(0.5, gl_FragCoord.y / uHeight)); // 使用lightData进行计算 // ... } ```

  1. 在js中实时更新纹理数据。 ```javascript // 更新纹理数据 const lightData = new Float32Array(LIGHT_MAX * 4); // 要更新的数据 const offset = 0; // 偏移量 const format = gl.RGBA; // 数据格式 const type = gl.FLOAT; // 数据类型

gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture); gl.texSubImage2D(gl.TEXTURE_2D, level, offset, 0, width, height, format, type, lightData); ```

这样，你就可以使用纹理来传递大量需要随时更新的uniform数据，而不会导致性能问题。

我的算法只使用了一个着色器生成整个屏幕的画面，是否有可能将其拆分成多个着色器，以解决light对屏幕像素点颜色值互相叠加的问题？

如果你的算法只使用一个着色器生成整个屏幕的画面，那么将其拆分为多个着色器可能会更复杂，并且可能不太容易实现。

一种可能的解决方案是，通过代码逻辑来实现像素点颜色叠加的效果，而不是依赖于着色器的运算。例如，在js中，你可以通过遍历所有的像素点，并将每个像素点的颜色叠加计算出来，最后再一次性传递给着色器进行渲染。

是否存在替代uniform的解决方案，以便在js中实时更新变量的值，而不受uniform数量的限制？

在WebGL中，uniform变量是从CPU传递到GPU的一种方式。通常情况下，uniform变量的数量是有限制的，因此如果想要实时更新大量变量的值，不受uniform数量限制，可以考虑使用以下两种方式:

  1. 使用纹理替代uniform。上面已经介绍了如何使用纹理传递大量数据，并在片元着色器中使用纹理采样器来读取数据。

  2. 使用计算着色器(Compute Shader)。计算着色器是WebGL 2的一项新特性，它允许在GPU上进行通用计算。使用计算着色器可以实时更新大量的数据，而无需使用uniform变量。

然而，计算着色器需要适配WebGL 2，如果你的项目不要求兼容旧版浏览器，那么计算着色器可以是一种高效的解决方案。

以上是针对你提出的问题的解决方案，希望能对你有所帮助！如果仍有任何疑问，请随时追问！


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