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基于WebGPU的AI原生Web3D引擎

成果类型:: 新技术

发布时间: 2023-12-05 15:31:41

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王蓓瑶 | 2023-12-05 15:31:41

Orillusion团队,2021年7月成立,集合图形学,引擎开发,WebGPU应用等各领域的大牛,目标打造第一款基于WebGPU标准的轻量级渲染引擎,并会在不久的将来进行完全开源,方便Web 3D开发者使用,相对WebGL的引擎渲染性能将大大提高。WebGPU 是一种提议的 Web API,使网页能够使用系统的 GPU(图形处理单元) 执行计算并绘制可以在页面内呈现的复杂图像 . 此目标类似于WebGL API 系列,但 WebGPU 允许访问 GPU 的更高级功能。 虽然 WebGL 主要用于绘制图像,但可以(付出很大努力)重新用于其他类型的计算,而 WebGPU 对在 GPU 上执行一般计算具有一流的支持。Orillusion 引擎是一款完全支持 WebGPU 标准的轻量级渲染引擎,旨在实现桌面级渲染效果,并支持在浏览器中对复杂场景进行 3D 渲染。

从整体上来看,首先Orillusion是基于浏览器的Web渲染引擎,采用了最新的WebGPU标准来提供底层的图形能力。引擎的整体框架也是采用了现代引擎遵循的ECS组件式架构。同时,考虑到整体项目的复杂度和规范性,采用了更为严谨的TypeScript作为开发语言。通常Native引擎才具有的能力,在Web上依靠WebGPU也都得到了非常好的实现。从技术上来看,实现了集群前向渲染和动态全局光照,使得整体的3D场景计算效率和渲染效果得到了质的提升;通过DO连续内存存储和WebGPU的Compute Shader,实现视椎体剔除功能,减少额外的场景计算消耗;实现基于GPU的骨骼动画系统,通过并行计算能力更高效的支持更复杂精细的动画场景;正在利用Copute Shader开发基于GPU的物理引擎,可以高效实现粒子,软体,钢体等仿真能力。引擎还处于不停的快速迭代升级阶段,很多其他已经实现的技术和正在实现的技术,都将因为WebGPU标准的出现,给了Web3D领域巨大的想象空间。

WebGPU是最新的图形渲染标准(经历6年,5月2号发布),它让浏览器直接获得了GPU的通用计算能力和渲染能力。从此,浏览器中可以直接调用运行AI大模型,而且还可以实现和桌面端几乎相同的3D渲染效果,WebGPU为Web生态的发展开创了的新可能性。它可以为沉浸式虚拟世界、交互式数据可视化、高级功能的图像和视频编辑、物理仿真、机器学习等提供支持,所有这些都可以在浏览器中运行。同时,WebGPU还支持围绕Web3、隐私和安全的新用例。Web平台在不断地突破线上应用场景可能性的边界,借助WebGPU以及WebXR、WebTransport和WebCodecs等相关标准,未来的Web平台在性能上效率更高,效果上更逼真以及更加开放。虽然WebGPU还是一项新兴技术,但它预示了Web在图形渲染和计算上的广阔前景。

白景文-CEO:2016-2017 帝国理工大学数据科学实验室-博士后(渲染架构负责人),负责全球数据观察站,集中式和分布式渲染引擎系统框架的设计和研发。研发的分布式D3渲染架构,使得渲染性能提升两倍。2017-2019 剑桥欧洲分子生物实验室-数据可视化负责人(主导开源项目)负责生物大数据标注工具的研发,领导了《生物信息容器》开源项目开发。参与推动了生物数据集的标注规则。李真-AI方向负责人:Bristol计算机硕士,10年机器学习算法经验,三星深圳研究院:负责芯片矩阵运算内存优化,韩国三星总部:负责5G系统及ORAN协议制定,三星上海研究院:主导实时ML模型设计和研发。

Orillusion 引擎是一款完全支持 WebGPU 标准的轻量级渲染引擎,旨在实现桌面级渲染效果,并支持在浏览器中对复杂场景进行 3D 渲染。ECS组件式系统采用业内普遍开始采用组合优于继承的开发设计原则,放弃了继承式架构,采用了最新的ECS 组件式架构作为引擎的成体设计思路,消除了复杂的继承和功能交织问题,让开发者可以更灵活地进行功能组合,提高开发效率和降低复杂度。面向数据(DO)设计采用了 ECS 中核心 Data Oritented (面向数据开发) 理念,通过在 GPU 中创建连续内存,同时在 CPU 和 GPU 之间通过内存映射的方式,实现按需 DO 的结构。既能实现数据的连续高效传递和减少 CPU 和 GPU 之间数据交换的等待时间和次数,也能提高缓存命中率,实现性能的提升,同时还可以保证整体引擎开发和使用的易用性。

融资需求-PreA,2000~3000万RMB或等值美金,70%用于底层技术研发,10%用于开源社区建设,20%用于产品的市场化研发