Создание 4D-тессеракта с помощью WebGPU и библиотеки Orillusion

Что такое 4D-тессеракт?

Тессеракт – это четырёхмерный аналог куба, который сложно представить визуально, так как мы привыкли мыслить трёхмерными категориями. Однако благодаря современным технологиям визуализации можно приблизиться к пониманию этой сложной фигуры.

Почему WebGPU?

WebGPU – это новый стандарт графического рендеринга в браузерах, позволяющий использовать возможности современных видеокарт напрямую через веб-интерфейс. Это открывает новые горизонты для создания сложных интерактивных приложений прямо в браузере.

Библиотека Orillusion

Библиотека Orillusion предоставляет удобный интерфейс для работы с WebGPU, позволяя разработчикам сосредоточиться на логике приложения, а не на низкоуровневых деталях взаимодействия с железом.

Кастомные шейдеры

Кастомные шейдеры позволяют программистам полностью контролировать процесс рендеринга объектов. Для реализации 4D-тессеракта были использованы специальные шейдеры, написанные на языке WGSL (WebGPU Shading Language).

Регистрация шейдера

Для регистрации шейдера необходимо создать объект WGSLShaderModule, передав ему текстовый файл с исходным кодом шейдера:

const shader = device.createShaderModule({
    code: await fetch('shader.wgsl').then(response => response.text())
});

Связывание шейдеров с геометрией

После того как шейдер зарегистрирован, нужно связать его с конкретной геометрией объекта. Это делается путём создания pipeline'а, где указываются все необходимые параметры рендеринга:

const renderPipeline = device.createRenderPipeline({
    layout: 'auto',
    vertex: {
        module: shader,
        entryPoint: 'vertexMain'
    },
    fragment: {
        module: shader,
        entryPoint: 'fragmentMain'
    }
});

Настройка атрибутов

Атрибуты определяют, какие данные будут переданы в шейдер при рендеринге каждого вершинного буфера. Например, координаты вершины или цвет материала:

const vertexBufferLayout = {
    arrayStride: Float32Array.BYTES_PER_ELEMENT * 3,
    attributes: [
        { // position
            shaderLocation: 0,
            offset: 0,
            format: 'float32x3'
        }
    ]
};

Анимация

Анимацию вращения 4D-тессеракта можно реализовать с помощью матрицы поворота, которая будет обновляться каждый кадр. Матрица задаёт ориентацию объекта в пространстве и позволяет плавно изменять её со временем.