WebGPU 实战：实现每三角形独立着色（仅用顶点缓冲区的替代方案）

在 WebGPU 中无法直接通过标准顶点缓冲区实现“每三角形一个颜色”——因为顶点着色器按顶点调用，而非按三角形；本文提供符合规范的纯 GPU 端解决方案：使用 Storage Buffer + vertex_index 计算三角形索引，并结合 @interpolate(flat) 避免插值，全程不依赖 Uniform/Storage Buffer 权限错误场景。

在 webgpu 中无法直接通过标准顶点缓冲区实现“每三角形一个颜色”——因为顶点着色器按顶点调用，而非按三角形；本文提供符合规范的纯 gpu 端解决方案：使用 storage buffer + `vertex_index` 计算三角形索引，并结合 `@interpolate(flat)` 避免插值，全程不依赖 uniform/storage buffer 权限错误场景。

WebGPU 的顶点着色器（@vertex）天然以每个顶点为单位执行，这意味着 @location 输入的属性（如位置、颜色）必须与顶点一一对应。若你尝试将颜色数据“打包在三角形末尾”（如 [x,y,z, x,y,z, x,y,z, r,g,b,a]），WebGPU 会因 ArrayStride 和 attributes.offset 的线性布局约束而无法跳过顶点数据读取颜色——顶点缓冲区本身不支持非均匀步进或三角形级寻址。

因此，真正的解法是：放弃“仅用顶点缓冲区”的原始限制，转而采用 Storage Buffer 这一 WebGPU 标准且广泛支持的机制。它允许你在着色器中通过任意索引（如 vertexIndex / 3）访问与三角形对齐的数据，且完全规避了 Uniform Buffer 的权限问题（如 D3D12 root signature 错误 E_INVALIDARG）。

✅ 正确实现步骤

1. 数据组织：分离顶点与三角形颜色

• 顶点坐标缓冲区（Storage Buffer）：仅存 vec2f 或 vec3f 坐标，按顶点顺序排列（6 个顶点 → 2 个三角形）。
• 三角形颜色缓冲区（Storage Buffer）：每个 u32 存一个 RGBA8 颜色（小端序：0xAABBGGRR），长度 = 三角形数量。

// JavaScript: 构建数据 const vertices = new Float32Array([   // 三角形 0   0.0, 0.0,   // v0   1.0, 0.0,   // v1   0.5, 0.866, // v2   // 三角形 1   0.0, 0.0,   // v3   -1.0, 0.0,  // v4   -0.5, 0.866 // v5 ]);  const colors = new Uint32Array([   0xFF3333FF, // 红色 (RGBA: 0.2,0.2,1.0,1.0 → 0xFF3333FF)   0xFFCC33FF, // 黄色 ]);

2. 着色器：用 vertex_index 推导三角形 ID

关键在于 @builtin(vertex_index) —— 它提供从 0 开始的全局顶点序号。除以 3 后向下取整即得所属三角形索引：

struct PerVertexData {   position: vec2f, };  struct VSOutput {   @builtin(position) position: vec4f,   @location(0) @interpolate(flat) color: vec4f, // ⚠️ flat 插值：禁用跨三角形平滑 };  @group(0) @binding(0) var<storage, read> vertices: array<PerVertexData>; @group(0) @binding(1) var<storage, read> triangleColors: array<u32>;  @vertex fn vs(   @builtin(vertex_index) vertexIndex: u32, ) -> VSOutput {   let triIndex = vertexIndex / 3; // 整数除法 → 每3个顶点同属1个三角形   let vert = vertices[vertexIndex];   let packedColor = triangleColors[triIndex];    var vsOut: VSOutput;   vsOut.position = vec4f(vert.position, 0.0, 1.0);   vsOut.color = unpack4x8unorm(packedColor); // 自动解包为 vec4f [0.0–1.0]   return vsOut; }  @fragment fn fs(vsOut: VSOutput) -> @location(0) vec4f {   return vsOut.color; }

? @interpolate(flat) 是强制要求！若省略，WebGPU 会对 color 在三角形内线性插值（导致边缘混色），而 flat 确保整个三角形使用同一颜色值（等效于 OpenGL 的 flat 限定符）。

3. 绑定与渲染：双 Storage Buffer 绑定组

// 创建两个 Storage Buffer const vertexBuf = device.createBuffer({   size: vertices.byteLength,   usage: GPUBufferUsage.STORAGE | GPUBufferUsage.COPY_DST,   mappedAtCreation: true, }); new Float32Array(vertexBuf.getMappedRange()).set(vertices); vertexBuf.unmap();  const colorBuf = device.createBuffer({   size: colors.byteLength,   usage: GPUBufferUsage.STORAGE | GPUBufferUsage.COPY_DST,   mappedAtCreation: true, }); new Uint32Array(colorBuf.getMappedRange()).set(colors); colorBuf.unmap();  // 创建 BindGroup（关键：绑定到同一 group） const bindGroup = device.createBindGroup({   layout: pipeline.getBindGroupLayout(0),   entries: [     { binding: 0, resource: { buffer: vertexBuf } },     { binding: 1, resource: { buffer: colorBuf } },   ], });  // 渲染时设置 BindGroup pass.setBindGroup(0, bindGroup); pass.draw(vertices.length / 2); // 2 维顶点 → 6 个顶点 → draw(6)

⚠️ 注意事项与常见误区

• 不要尝试用 Vertex Buffer 模拟三角形索引：arrayStride 必须是常量，无法为不同语义（位置/颜色）设置动态偏移。所谓“三角形末尾放颜色”在硬件层无意义。
• Storage Buffer 兼容性极佳：所有支持 WebGPU 的浏览器（chrome 113+、edge 113+、safari 17.4+）均支持 storage, read，且无 D3D12 root signature 限制（该错误源于误用 UNIFORM flag）。
• 性能无损：现代 GPU 对 Storage Buffer 的随机访问优化充分，vertex_index / 3 是标量整数运算，开销可忽略。
• 扩展性提示：若需每三角形多属性（法线、材质ID），只需在 triangleColors 缓冲区中扩展结构体（如 array），并在 WGSL 中定义对应结构。

总结

实现“每三角形独立着色”的本质，不是绕过 WebGPU 规范，而是正确选用其提供的机制：
✅ 使用 @builtin(vertex_index) + 整数除法获取三角形 ID；
✅ 使用 var 存储三角形级数据；
✅ 使用 @interpolate(flat) 确保颜色不插值；
✅ 通过 BindGroup 统一管理数据访问权限。

这一方案完全满足“不硬编码颜色”“纯 GPU 端传递”“规避权限错误”的全部约束，是 WebGPU 中三角形级着色的事实标准实践。