jerome/wsg
1
0
Fork 0
Code Issues Pull Requests Actions Packages Projects Releases Wiki Activity

particules: integrate decisions D15-D19 in ARCHI, rewrite DRAFT Step A

Browse Source 
ARCHI_PARTICULES.md:
- D15 uv_rect, D16 single fixed layout, D17 compaction+indirect draw
- D18 color_range + uv_rects + alpha_scale (spawn randomization, EmitterParams 48 B)
- D19 layout audit: 80 B without padding (storage space, vec3/vec4 align 4),
  single shared Particle struct (no ParticleAlive prefix), compact_index 1 u32
  per slot via storage binding, indirect_args 16 B
- apply to sections 2/3/4/5/6/7/8/9/10/14/15/17 + new section 18

DRAFT.md (Step A) full rewrite against final decisions:
- Particle 80 B no-padding, 4 pool buffers (data, compact_index,
  indirect_args, camera_params), 5-binding layout, empty vertex layout,
  draw_indirect, no early-out, SceneGpu gains queue+sample_count
This commit is contained in:
Jérôme Bousquié
2026-09-26 10:49:13 +02:00
parent e5f3636b42
commit 8606aba510
2 changed files with 284 additions and 210 deletions
Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files
docs/DRAFT.md
+168 -135
View File
@@ -1,8 +1,9 @@
# Étape 28 — Système de Particules : Étape A (Pool)
> **Objectif** : Créer l'infrastructure GPU du pool de particules (buffer + pipeline render + draw).
> C'est la brique de base sur laquelle les drivers (GPU/CPU/Manual) seront construits.
> **Référence** : `docs/tech/ARCHI_PARTICULES.md` (§2, §3, §6, §7, §8.2, §8.3, §12, §13)
> **Objectif** : Créer l'infrastructure GPU du pool de particules (buffers + pipeline render +
> bind group), **sans driver**. C'est la brique de base sur laquelle les drivers
> (GPU/CPU/Manual) seront construits.
> **Référence** : `docs/tech/ARCHI_PARTICULES.md` (§2, §3.2, §6, §7.2, §8.2, §12, §13, §18)
---
@@ -21,63 +22,72 @@ seront repris **après** le système de particules (phase 7).
| Fait | Non fait (étapes suivantes) |
|------|---------------------------|
| Struct `Particle` (64 bytes, Pod) | Driver GPU (compute + spawn) — Étape B |
| Struct `Particle` (**80 B, sans padding** [D15/D19]) | Driver GPU (compute + spawn + compaction) — Étape B |
| `ParticlePoolConfig` + `BlendingMode` | Driver CPU (simulation Rust) — Étape C |
| `ParticlePool` (buffer + pipeline + bind group) | Driver Manual + handle — Étape D |
| Pipeline render (billboard instancé) | Intégration Renderer (frame loop) — Étape E |
| Vertex shader (quad via vertex_index + billboard) | Presets + Example — Étape F |
| Fragment shader (texture × color) | Tests WGSL + layout — Étape G |
| `ParticlePool` (4 buffers + pipeline + bind group) | Driver Manual + handle — Étape D |
| Pipeline render (billboard instancé, layout vertex vide) | Intégration Renderer (frame loop, `draw_indirect`) — Étape E |
| Vertex shader (quad via vertex_index + `compact_index[ii]` [D17/D19]) | Presets + Example — Étape F |
| Fragment shader (texture × color, UV via `uv_rect` [D15]) | Tests WGSL compute — Étape B |
| Texture par défaut (disque 16×16) | |
| Méthodes `Scene::create_particle_pool` | |
| Pool inactif par défaut (zéro draw sans driver) | |
| Méthode `Scene::create_particle_pool` (+ champs `SceneGpu`) | |
| Pool inactif par défaut (args indirect = 0 → no-op) | |
> **Cette étape produit un pool qui EXISTE mais ne draw rien** (pas de driver = pas de count > 0).
> Le draw sera activé à l'étape E (intégration Renderer). On peut néanmoins tester le pipeline
> en forçant un count artificiel dans un test.
> **Cette étape produit un pool qui EXISTE mais ne draw rien** (pas de driver =
> `indirect_args` à zéro = `drawIndirect` no-op, §12 ARCHI). Le draw sera activé à l'étape E
> (intégration Renderer). On peut néanmoins tester le pipeline en forçant des args
> artificiels dans un test.
---
## Décisions (rappel de ARCHI_PARTICULES.md)
## Décisions appliquées (rappel de ARCHI_PARTICULES.md §17/§18)
| # | Décision | Détail |
|---|----------|--------|
| D1 | Pool ≠ Driver | Le pool est la ressource GPU. Le driver est swappable. |
| D2 | 64 bytes/particule | pos(12)+pad+vel(12)+pad+life+max_life+size+size_growth+angle+angular_vel+color(16) |
| D3 | Billboard camera-facing | Quad orienté vers la caméra (axes right/up de la view matrix) |
| D4 | Quad via `@builtin(vertex_index)` | Pas de vertex buffer. 4 sommets générés en shader. |
| D5 | `draw(4, max_count)` + early-out | Le vertex shader skip les instances au-delà de `count_buffer` |
| D6 | Blend figé au pipeline | 1 mode par pool (Additive ou Alpha) |
| D7 | Depth test oui, depth write non | Transparence correcte |
| D8 | Texture par défaut : disque 16×16 | Si `texture: None` |
| D9 | Pool inactif si pas de driver | Zéro compute, zéro draw |
| D4 | **80 bytes/particule, sans padding** [D15/D19] | pos@0, vel@12, life@24, max_life@28, size@32, size_growth@36, angle@40, angular_vel@44, color@48, uv_rect@64. Espace **storage** : vec3/vec4 align 4 → layout Rust = WGSL identique. |
| D5 | Billboard camera-facing | Quad orienté vers la caméra (axes right/up de la view matrix) |
| D6 | Quad via `@builtin(vertex_index)`, **layout vertex vide** [D17/D19] | Pas de vertex buffer. Le slot arrive par **storage** (`compact_index[ii]`), pas par attribut. |
| D9 | Blend figé au pipeline | 1 mode par pool (Additive ou Alpha) |
| D10 | Depth test oui, depth write non | Transparence correcte |
| D11 | Texture par défaut : disque 16×16 | Si `texture: None` |
| D12 | Pool inactif si pas de driver | Zéro compute ; `indirect_args` = 0 → draw no-op |
| D15 | UV par particule (`uv_rect`) | `uv = uv_rect.xy + (q + 0.5) * uv_rect.zw` |
| D17 | Compaction + indirect draw | Buffers `compact_index` (N × u32) + `indirect_args` (16 B) créés ici ; la compaction elle-même est dans le compute de l'étape B. |
| D19 | Audit layout | Un seul struct `Particle` partagé (pas de `ParticleAlive`), 1 u32 par slot dans `compact_index`, args 16 B. |
---
## Fichiers à créer / modifier
```
lib/src/
lib/
├── shaders/
│ └── particle_billboard.wgsl # NOUVEAU : vs_main + fs_main (pas de compute)
└── src/
├── utils/
│ └── conf.rs # + pub const PARTICLE_BILLBOARD_SHADER (include_str!, pattern existant)
├── resources/
│ ├── mod.rs # + pub mod particle + re-export
│ └── particle.rs # NOUVEAU : struct Particle (80 B, Pod, sans padding)
├── core/
│ ├── mod.rs # + pub mod particles
│ └── particles.rs # NOUVEAU : ParticlePool + ParticlePoolConfig + BlendingMode
├── resources/
│ ├── mod.rs # + re-export Particle
│ └── particle.rs # NOUVEAU : struct Particle (64 bytes, Pod)
├── shaders/
│ ├── mod.rs # + PARTICLE_BILLBOARD_SHADER
│ └── particle_billboard.wgsl # NOUVEAU : vs_main + fs_main
├── scene/
│ └── scene.rs # + particle_pools: HashMap<String, Arc<ParticlePool>>
│ └── scene.rs # + SceneGpu { queue, sample_count }
│ # + particle_pools: HashMap<String, Arc<ParticlePool>>
│ # + create_particle_pool()
└── prelude.rs # + re-exports
lib/tests/
└── wgsl_validate.rs # + test particle_billboard
lib/examples/
└── particles.rs # (Étape F, pas cette étape)
└── wgsl_validate.rs # + tests particle_billboard
```
> **Changement `SceneGpu`** : le struct actuel ne garde que `device`/`format`/`cache`
> (le `queue` et le `sample_count` sont reçus par `init_gpu` puis jetés). Le pool a besoin
> des deux pour créer son pipeline au moment du `create_particle_pool` → ajouter les deux
> champs à `SceneGpu` (stokés au lieu d'être jetés). Aucun autre impact : `init_gpu` garde
> sa signature. Le depth format vient de la constante `crate::pipeline::DEPTH_FORMAT`
> (pas de champ à ajouter).
---
## Détail des implémentations
@@ -87,78 +97,100 @@ lib/examples/
```rust
use bytemuck::{Pod, Zeroable};
/// 64 bytes per particle. Mirror of the WGSL `Particle` struct.
/// 80 bytes per particle. Mirror of the WGSL `Particle` struct (ARCHI §2 / §8).
/// Layout **sans padding** : espace storage (vec3/vec4 align 4) → Rust = WGSL identique [D19].
#[repr(C)]
#[derive(Copy, Clone, Pod, Zeroable, Default)]
pub struct Particle {
pub pos: [f32; 3], // offset 0
pub _pad0: f32, // offset 12
pub vel: [f32; 3], // offset 16
pub _pad1: f32, // offset 28
pub life: f32, // offset 32
pub max_life: f32, // offset 36
pub size: f32, // offset 40
pub size_growth: f32, // offset 44
pub angle: f32, // offset 48
pub angular_vel: f32, // offset 52
pub color: [f32; 4], // offset 56
pub vel: [f32; 3], // offset 12
pub life: f32, // offset 24
pub max_life: f32, // offset 28
pub size: f32, // offset 32
pub size_growth: f32, // offset 36
pub angle: f32, // offset 40
pub angular_vel: f32, // offset 44
pub color: [f32; 4], // offset 48
pub uv_rect: [f32; 4], // offset 64 — zone UV (ox, oy, sx, sy) [D15]
}
impl Particle {
pub const SIZE: u64 = std::mem::size_of::<Self>() as u64; // must be 64
/// Taille d'un élément du buffer storage : **80 bytes** (doit rester stable — testé).
pub const SIZE: u64 = std::mem::size_of::<Self>() as u64;
/// Particule nulle (life = 0 → morte). `Default`.
pub const ZERO: Self = Self::default();
}
```
**Test** : `assert_eq!(size_of::<Particle>(), 64)`, `assert_eq!(align_of::<Particle>(), 16)`.
**Tests** : `size_of::<Particle>() == 80`, `align_of::<Particle>() == 4`, offsets de chaque
champ (0/12/24/28/32/36/40/44/48/64), `ZERO.life == 0.0`.
### 2. `core/particles.rs`
```rust
#[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, Default)]
pub enum BlendingMode {
Additive,
#[default]
Alpha,
Additive,
}
pub struct ParticlePoolConfig {
/// Capacité max du pool (slots). Défaut : 1024.
pub max_count: u32,
pub texture: Option<String>, // ID dans scene.textures
/// ID d'une texture dans `scene.textures`. `None` → disque 16×16 par défaut [D11].
pub texture: Option<String>,
/// Mode de blending figé au pipeline [D9].
pub blending: BlendingMode,
}
pub struct ParticlePool {
/// État des particules : N × 80 B. STORAGE | COPY_DST. Zéro initialisé (toutes mortes).
pub(crate) buffer: wgpu::Buffer,
/// Index compact : N × u32, 1 par slot [D17/D19]. STORAGE | COPY_DST.
pub(crate) compact_index: wgpu::Buffer,
/// Args indirect draw : 16 B (4 × u32) [D17/D19]. STORAGE | COPY_DST. Zéro initialisé.
pub(crate) indirect_args: wgpu::Buffer,
/// Camera params : 128 B (view + proj). UNIFORM | COPY_DST.
/// Possédée par le pool ; écrite par le Renderer à chaque frame (étape E).
pub(crate) camera_params: wgpu::Buffer,
pub(crate) pipeline: wgpu::RenderPipeline,
pub(crate) layout: wgpu::BindGroupLayout,
/// Bind group construit une fois à la création (tout est possédé par le pool [D17/D19]).
pub(crate) bind_group: wgpu::BindGroup,
pub(crate) sampler: wgpu::Sampler,
pub(crate) count_buffer: wgpu::Buffer,
pub max_count: u32,
pub blending: BlendingMode,
// Driver (Étape B/C/D) :
// Driver (étapes B/C/D) :
pub(crate) driver: Option<Box<dyn ParticleDriver>>,
pub(crate) active: bool,
}
```
**Construit** par `Scene::create_particle_pool` qui a accès au `device`, `queue`,
`format`, et aux textures. Le pipeline est compilé immédiatement.
**Construit** par `Scene::create_particle_pool` (device + queue + format + textures).
Le pipeline est compilé immédiatement. `ParticleDriver` (trait) est déclaré ici mais
ses implémentations arrivent aux étapes B/C/D — le champ `driver` reste `None` à cette étape.
### 3. `shaders/particle_billboard.wgsl`
```wgsl
// Particle billboard shader (vertex + fragment).
// Quad generated via @builtin(vertex_index) — no vertex buffer.
// Instance data read from storage buffer.
// Particle billboard shader (vertex + fragment). Étape A — pas de compute.
// Layout vertex VIDE : quad généré en shader, slot par storage [D17/D19].
struct Particle {
pos: vec3<f32>, pad0: f32,
vel: vec3<f32>, pad1: f32,
life: f32, max_life: f32,
size: f32, size_growth: f32,
angle: f32, angular_vel: f32,
struct Particle { // 80 B — espace storage, vec3/vec4 align 4, pas de padding [D19]
pos: vec3<f32>,
vel: vec3<f32>,
life: f32,
max_life: f32,
size: f32,
size_growth: f32,
angle: f32,
angular_vel: f32,
color: vec4<f32>,
uv_rect: vec4<f32>, // [D15]
}
struct CameraParams {
struct CameraParams { // 128 B — préfixe de FrameUniforms (view + proj)
view: mat4x4<f32>,
proj: mat4x4<f32>,
}
@@ -171,12 +203,15 @@ struct VsOut {
@group(0) @binding(0) var<uniform> camera: CameraParams;
@group(0) @binding(1) var<storage, read> particles: array<Particle>;
@group(0) @binding(2) var<uniform> count_buf: f32;
@group(0) @binding(2) var<storage, read> compact_index: array<u32>; // [D17/D19]
const QUAD: array<vec2<f32>, 4> = array<vec2<f32>, 4>(
// 6 entries = 2 triangles (0-1-2, 3-4-5) formant un quad — voir GOTCHA topologie.
const QUAD: array<vec2<f32>, 6> = array<vec2<f32>, 6>(
vec2(-0.5, -0.5),
vec2( 0.5, -0.5),
vec2( 0.5, 0.5),
vec2(-0.5, -0.5),
vec2( 0.5, 0.5),
vec2(-0.5, 0.5),
);
@@ -187,27 +222,25 @@ fn vs_main(
) -> VsOut {
var out: VsOut;
if f32(ii) >= count_buf {
out.clip = vec4(0.0, 0.0, -2.0, 1.0);
out.frag_color = vec4(0.0);
out.uv = vec2(0.0);
return out;
}
// Pas d'early-out [D17] : instance_count vient des args indirect (exact = alive).
let slot = compact_index[ii];
let p = particles[slot];
let p = particles[ii];
let q = QUAD[vi];
// Rotation 2D dans le plan du billboard
let c = cos(p.angle);
let s = sin(p.angle);
let rot = vec2(q.x * c - q.y * s, q.x * s + q.y * c) * p.size;
// Axes camera-facing (colonne/ligne de la view matrix)
let right = vec3(camera.view[0][0], camera.view[1][0], camera.view[2][0]);
let up = vec3(camera.view[0][1], camera.view[1][1], camera.view[2][1]);
let world = p.pos + right * rot.x + up * rot.y;
out.clip = camera.proj * camera.view * vec4(world, 1.0);
out.frag_color = p.color;
out.uv = q + vec2(0.5);
out.uv = p.uv_rect.xy + (q + vec2(0.5)) * p.uv_rect.zw; // [D15]
return out;
}
@@ -223,13 +256,16 @@ fn fs_main(in: VsOut) -> @location(0) vec4<f32> {
### 4. Bind group layout (render)
| Binding | Type | Contenu | Visibility |
|---------|------|---------|------------|
| 0 | Uniform (min 112 B) | CameraParams (view + proj) | VERTEX |
| 1 | Storage (RO) | particle_data | VERTEX |
| 2 | Uniform (min 4 B) | count_buffer | VERTEX |
| 3 | Sampler | Sampler | FRAGMENT |
| 4 | Texture (2D) | Texture particule | FRAGMENT |
| Group | Binding | Type | Contenu | Visibility |
|-------|---------|------|---------|------------|
| 0 | 0 | Uniform RO | `camera_params` (view + proj, 128 B) | VERTEX |
| 0 | 1 | Storage RO | `particle_data` | VERTEX |
| 0 | 2 | Storage RO | `compact_index` [D17] | VERTEX |
| 0 | 3 | Sampler | Sampler | FRAGMENT |
| 0 | 4 | Texture | Texture particule | FRAGMENT |
> Le slot de l'instance arrive par **storage** (`compact_index[ii]`), pas par attribut vertex
> (layout vide, pattern TM) [D17/D19]. Le count exact vient des args indirect — pas d'early-out.
### 5. Pipeline descriptor
@@ -238,7 +274,7 @@ wgpu::RenderPipelineDescriptor {
vertex: wgpu::VertexStage {
module: shader,
entry_point: "vs_main",
buffers: &[], // PAS de vertex buffer
buffers: &[], // layout VIDE — quad via QUAD[vi], slot via storage binding 2 [D17/D19]
},
fragment: Some(wgpu::FragmentStage {
module: shader,
@@ -246,30 +282,28 @@ wgpu::RenderPipelineDescriptor {
}),
primitive: wgpu::PrimitiveState {
topology: wgpu::PrimitiveTopology::TriangleList,
// Indices : pas de index buffer → on utilise draw(4, N)
// MAIS : 4 sommets sans indices = 2 triangles ? NON.
// draw(4, N) drawe 4 triangles (4 indices implicites 0,1,2,3) = 1 triangle + 1 degénéré.
// IL FAUT un index buffer ! Ou utiliser draw_indexed.
// → Voir GOTCHA ci-dessous.
..Default::default()
},
color_states: [wgpu::ColorState {
format,
alpha_blend: blend_alpha,
alpha_blend: blend_alpha, // selon BlendingMode
color_blend: blend_color,
write_mask: wgpu::ColorWrites::ALL,
}],
depth_stencil: Some(wgpu::DepthStencilState {
format: depth_format,
depth_write_enabled: false,
format: DEPTH_FORMAT, // crate::pipeline::DEPTH_FORMAT (Depth32Float)
depth_write_enabled: false, // [D10]
depth_compare: wgpu::CompareFunction::LessEqual,
..Default::default()
}),
multisample,
multisample: wgpu::MultisampleState { count: sample_count, ..Default::default() },
..
}
```
Draw (étape E) : `render_pass.draw_indirect(&pool.indirect_args, 0)` — vertexCount = 6
(dans les args), instanceCount = alive [D17].
### ⚠️ GOTCHA : Topologie du quad billboard
**Problème** : `draw(4, N)` sans index buffer drawe 4 **vertices** en `TriangleList`,
@@ -280,29 +314,17 @@ ce qui fait 4/3 = 1 triangle + 1 vertex orphelin. Ce n'est PAS un quad.
| Option | Pro | Contre |
|--------|-----|--------|
| A : `draw(6, N)` + 6 sommets (quad = 2 tris, 6 verts) | Pas d'index buffer | 6 vertices au lieu de 4 (2 dupliqués) |
| B : Index buffer (6 indices) + `draw_indexed(6, N, 0, 0)` | 4 vertices seulement | 1 petit buffer index (24 bytes) partagé |
| B : Index buffer (6 indices) + `draw_indexed` | 4 vertices seulement | 1 buffer index de plus à gérer |
| C : `@builtin(vertex_index)` avec 6 values dans le const | Pas d'index buffer, pas de vertex buffer | Le const a 6 entries au lieu de 4 |
**Décision : Option C** — 6 entries dans le const QUAD, `draw(6, max_count)`.
```wgsl
// 6 entries = 2 triangles (0-1-2, 3-4-5) formant un quad
const QUAD: array<vec2<f32>, 6> = array<vec2<f32>, 6>(
vec2(-0.5, -0.5), // 0
vec2( 0.5, -0.5), // 1
vec2( 0.5, 0.5), // 2
vec2(-0.5, -0.5), // 3
vec2( 0.5, 0.5), // 4
vec2(-0.5, 0.5), // 5
);
```
→ `draw(6, max_count)`. Pas de vertex buffer, pas d'index buffer. Cohérent avec
le pattern fullscreen triangle du TM/bloom (qui utilise `draw(3, 1)`).
**Décision : Option C** — 6 entries dans le const QUAD (ci-dessus).
Pas de vertex buffer, pas d'index buffer. Cohérent avec le pattern fullscreen triangle
du TM/bloom (`draw(3, 1)`). Avec l'indirect draw [D17], les args portent
`vertex_count = 6, instance_count = alive`.
### 6. Texture par défaut (disque 16×16)
Générée en Rust au build du pool (si `config.texture == None`) :
Générée en Rust au build du pool (si `config.texture == None`) [D11] :
```rust
fn default_disc_texture() -> Vec<u8> {
@@ -314,7 +336,7 @@ fn default_disc_texture() -> Vec<u8> {
let dx = (x as f32 - center) / center;
let dy = (y as f32 - center) / center;
let dist = (dx * dx + dy * dy).sqrt();
let alpha = (1.0 - dist).clamp(0.0, 1.0) as u8 * 255;
let alpha = ((1.0 - dist).clamp(0.0, 1.0) * 255.0) as u8;
let i = (y * size + x) * 4;
data[i] = 255; // R
data[i+1] = 255; // G
@@ -326,6 +348,8 @@ fn default_disc_texture() -> Vec<u8> {
}
```
Format `Rgba8UnormSrgb` (convention du lib). Sampler : `MagFilter::Linear`, `AddressMode::ClampToEdge`.
### 7. `Scene::create_particle_pool`
```rust
@@ -335,25 +359,24 @@ impl Scene {
return Err(format!("particle pool '{}' already exists", id));
}
// Résoudre la texture
let (texture_view, sampler, is_owned) = match &config.texture {
let (texture_view, sampler) = match &config.texture {
Some(tex_id) => {
let tex = self.textures.get(tex_id)
.ok_or_else(|| format!("texture '{}' not found", tex_id))?;
(tex.view.clone(), tex.sampler.clone(), false)
(tex.view.clone(), tex.sampler.clone())
}
None => {
// Créer la texture disque 16×16
let (view, sampler) = self.gpu.create_default_disc_texture();
(view, sampler, true)
// Créer la texture disque 16×16 par défaut [D11]
self.gpu.create_default_disc_texture()
}
};
// Construire le pool (buffer + pipeline + bind group)
// Construire le pool (buffers + pipeline + bind group)
let gpu = self.gpu();
let pool = ParticlePool::new(
&self.gpu.device,
&self.gpu.queue,
self.gpu.format,
self.gpu.depth_format,
self.gpu.msaa,
&gpu.device,
&gpu.queue,
gpu.format,
gpu.sample_count,
&config,
texture_view,
sampler,
@@ -364,6 +387,9 @@ impl Scene {
}
```
Champs ajoutés à `Scene` : `particle_pools: HashMap<String, Arc<ParticlePool>>`
(vide par défaut → zéro coût [D12]).
### 8. Prelude
```rust
@@ -389,10 +415,12 @@ pub use crate::resources::particle::Particle;
| Test | Vérifie |
|------|---------|
| `particle_size_is_64` | `size_of::<Particle>() == 64` |
| `particle_align_is_16` | `align_of::<Particle>() == 16` |
| `particle_offsets` | Offsets de chaque champ |
| `pool_config_default_max_count` | Valeur raisonnable |
| `particle_size_is_80` | `size_of::<Particle>() == 80` [D15/D19] |
| `particle_align_is_4` | `align_of::<Particle>() == 4` (storage, pas de padding) [D19] |
| `particle_offsets` | Offsets 0/12/24/28/32/36/40/44/48/64 de chaque champ |
| `particle_zero_is_dead` | `Particle::ZERO.life == 0.0` |
| `pool_config_default_max_count` | Valeur raisonnable (1024) |
| `pool_buffers_sizes` | particle_data = N×80, compact_index = N×4, indirect_args = 16, camera_params = 128 |
| `default_disc_texture_size` | 16×16×4 bytes |
| `default_disc_center_is_opaque` | Center pixel alpha = 255 |
| `default_disc_corner_is_transparent` | Corner pixel alpha = 0 |
@@ -404,6 +432,7 @@ pub use crate::resources::particle::Particle;
| `particle_billboard_compiles` | Naga compile le shader |
| `particle_billboard_entry_points` | Contient `vs_main` + `fs_main` |
| `particle_billboard_no_compute` | Pas d'entry point compute (cette étape) |
| `particle_billboard_layout_empty` | Le pipeline se construit avec `buffers: &[]` (layout vide) |
---
@@ -413,24 +442,28 @@ pub use crate::resources::particle::Particle;
- [ ] `cargo test -p wsg-lib` → tous les tests existants passent (127+)
- [ ] Les examples existants (demo, pbr, bloom, etc.) compilent et fonctionnent
- [ ] Aucun changement dans `renderer.rs` (le pool n'est pas encore intégré au frame loop)
- [ ] `Scene` a un nouveau champ `particle_pools` mais il est vide par défaut → zéro coût
- [ ] `Scene` a un nouveau champ `particle_pools` vide par défaut → zéro coût [D12]
- [ ] `SceneGpu` gagne 2 champs (`queue`, `sample_count`) — `init_gpu` inchangé
---
## Critères d'acceptation
1. ✅ `Particle` compile, 64 bytes, Pod, offsets corrects
1. ✅ `Particle` compile : **80 bytes**, align 4, Pod, offsets corrects (sans padding)
2. ✅ `particle_billboard.wgsl` compile par Naga (test WGSL)
3. ✅ `ParticlePool::new` crée buffer + pipeline + bind group sans erreur
4. ✅ La texture disque 16×16 est générée correctement
5. ✅ `Scene::create_particle_pool` fonctionne (test unitaire avec mock device)
6. ✅ Le pool est inactif (pas de draw) tant qu'aucun driver n'est attaché
7. ✅ Zéro warning, tous les tests verts
8. ✅ Prelude expose les types
3. ✅ `ParticlePool::new` crée les 4 buffers + pipeline + bind group sans erreur
4. ✅ `indirect_args` initialisée à zéro → un `draw_indirect` forcé est un no-op
5. ✅ La texture disque 16×16 est générée correctement
6. ✅ `Scene::create_particle_pool` fonctionne (test unitaire avec device réel)
7. ✅ Le pool est inactif (pas de driver, args = 0) tant qu'aucun driver n'est attaché
8. ✅ Zéro warning, tous les tests verts
9. ✅ Prelude expose les types
---
## Étape suivante (B)
Driver GPU : compute shader `particle_update.wgsl` + `GpuEmitterConfig` +
spawn CPU + dispatch + `Scene::attach_gpu_emitter`.
Driver GPU : compute shader `particle_update.wgsl` (intégration + **compaction fused**
[§18 D17] : `compact_index` + `indirect_args` écrits par le compute) + `GpuEmitterConfig`
(**`color_range` + `uv_rects` + `alpha_scale`** [D18]) + spawn CPU + dispatch +
`Scene::attach_gpu_emitter`.
docs/tech/ARCHI_PARTICULES.md
+111 -70
View File
@@ -15,7 +15,7 @@
│ ┌───────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ PARTICLE POOL (ressource GPU, créée une fois) │ │
│ │ │ │
│ │ • Buffer storage (N × 64 bytes) │ │
│ │ • Buffer storage (N × 80 bytes [D15/D19]) │ │
│ │ • Pipeline render (billboard instancé) │ │
│ │ • Texture + Sampler + Blending mode │ │
│ │ • Draw call (instanced, 1 par frame) │ │
@@ -52,27 +52,25 @@
---
## 2. État par particule (80 bytes avec `uv_rect` [D15])
## 2. État par particule (80 bytes : `uv_rect` [D15], sans padding [D19])
```rust
/// Miroir du struct WGSL `Particle`.
/// 80 bytes avec `uv_rect` [D15], `#[repr(C)]`, `Pod + Zeroable`.
/// Miroir du struct WGSL `Particle` (§8.1/§8.2 — un seul struct partagé compute + render, [D19]).
/// 80 bytes avec `uv_rect` [D15] : espace **storage** → vec3/vec4 align 4 → **pas de padding** [D19].
#[repr(C)]
#[derive(Copy, Clone, Pod, Zeroable)]
pub struct Particle {
pub pos: [f32; 3], // offset 0 — position monde (xyz)
pub _pad0: f32, // offset 12
pub vel: [f32; 3], // offset 16 — vélocité (xyz)
pub _pad1: f32, // offset 28
pub life: f32, // offset 32 — vie restante (seconds)
pub max_life: f32, // offset 36 — vie initiale (pour fade normalisé)
pub size: f32, // offset 40 — taille courante (world units)
pub size_growth: f32, // offset 44 — croissance par seconde (+ = grandir, - = rétrécir)
pub angle: f32, // offset 48 — rotation 2D courante (radians)
pub angular_vel: f32, // offset 52 — vitesse angulaire (rad/s)
pub color: [f32; 4], // offset 56 — RGBA (alpha modulée par le driver)
pub vel: [f32; 3], // offset 12 — vélocité (xyz)
pub life: f32, // offset 24 — vie restante (seconds)
pub max_life: f32, // offset 28 — vie initiale (pour fade normalisé)
pub size: f32, // offset 32 — taille courante (world units)
pub size_growth: f32, // offset 36 — croissance par seconde (+ = grandir, - = rétrécir)
pub angle: f32, // offset 40 — rotation 2D courante (radians)
pub angular_vel: f32, // offset 44 — vitesse angulaire (rad/s)
pub color: [f32; 4], // offset 48 — RGBA (alpha : `alpha_scale` [D18])
pub uv_rect: [f32; 4], // offset 64 — zone UV (ox, oy, sx, sy) [D15]
// Total : 80 bytes
// Total : 80 bytes (layout identique Rust = WGSL storage, align 4) [D19]
}
```
@@ -141,18 +139,24 @@ pub enum BlendingMode {
```rust
pub struct ParticlePool {
/// Buffer storage (N × 64 bytes). COPY_DST | STORAGE.
/// Buffer storage (N × 80 B [D15/D19]). COPY_DST | STORAGE.
pub(crate) buffer: wgpu::Buffer,
/// Pipeline render (billboard instancé).
pub(crate) pipeline: wgpu::RenderPipeline,
/// Pipeline layout du render.
pub(crate) layout: wgpu::BindGroupLayout,
/// Bind group (buffer + texture + sampler + camera uniform ref).
/// Bind group (particles + compact_index + camera_params + texture + sampler — tout est
/// possédé par le pool, [D17/D19]).
pub(crate) bind_group: wgpu::BindGroup,
/// Sampler (Linear, ClampToEdge).
pub(crate) sampler: wgpu::Sampler,
/// Buffer uniform 4 bytes : alive_count (écrit par le driver, lu par le vertex shader).
pub(crate) count_buffer: wgpu::Buffer,
/// Index compact : 1 u32 par slot [D17/D19], lu en VS par storage (binding 2).
/// STORAGE | COPY_DST.
pub(crate) compact_index: wgpu::Buffer,
/// Args indirect draw (16 B : 4 × u32, `drawIndirect`) [D17/D19]. STORAGE | COPY_DST.
pub(crate) indirect_args: wgpu::Buffer,
/// Camera params (128 B : view + proj), possédée par le pool, écrite par le renderer chaque frame.
pub(crate) camera_params: wgpu::Buffer,
/// Taille max du pool.
pub max_count: u32,
/// Driver actuellement attaché (None = pool inactif).
@@ -212,11 +216,11 @@ Frame loop (driver GPU) :
c. Trouver n_spawn slots morts dans le pool
d. Pour chaque slot : tirer pos/vel/life/size/angle/color (random CPU)
e. queue.write_buffer(&pool.buffer, offset_morts, new_particles)
f. Écrire alive_count estimé dans count_buffer
f. [D17] rien ici — les args indirect sortent de la compaction (fused dans le compute, §18)
2. Compute dispatch (le pool fait le dispatch) :
- workgroups = ceil(max_count / 64)
- Le shader intègre TOUS les slots alive
- Le shader écrit alive_count exact dans count_buffer (atomic ou 2e pass)
- Le shader écrit `compact_index` + `indirect_args` (compaction fused, [D17])
3. post_compute : (optionnel, ex: sync alive_count)
4. Draw (si alive_count > 0)
```
@@ -245,8 +249,15 @@ pub struct GpuEmitterConfig {
pub size_growth: f32,
/// Plage de vitesse angulaire initiale (rad/s).
pub angular_vel_range: (f32, f32),
/// Couleur de base RGBA (alpha initiale = 1.0, modulée par life/max_life).
pub color: [f32; 4],
/// Couleur de base : [min, max] par canal **RGB** (le canal alpha est ignoré → `alpha_scale`).
/// Chaque canal est tiré uniformément dans [min, max] au spawn [D18].
pub color_range: ([f32; 4], [f32; 4]),
/// Palette de zones UV : chaque spawn tire un rect uniformément au hasard [D15/D18].
/// `uv_rects_count = 1` = toute la texture (comportement d'avant D15).
pub uv_rects: [[f32; 4]; UV_RECTS_MAX], // UV_RECTS_MAX = 8
pub uv_rects_count: u8, // ≤ UV_RECTS_MAX
/// Alpha cible (0..1, défaut 1.0) : l'intégration écrit `color.a = alpha_scale × life/max_life` [D18].
pub alpha_scale: f32,
}
```
@@ -268,13 +279,13 @@ Frame loop (driver CPU) :
c. Accumulateur de spawn : acc += rate * dt
d. Pour chaque nouveau spawn : écrire dans un slot mort
e. queue.write_buffer(&pool.buffer, 0, &all_alive_particles)
f. Écrire alive_count dans count_buffer
f. [D17] Construire `compact_index` + `indirect_args` au CPU (compaction exacte)
2. Pas de compute dispatch
3. post_compute : (rien)
4. Draw (si alive_count > 0)
```
**Config** : identique à `GpuEmitterConfig` (mêmes paramètres de simulation).
**Config** : identique à `GpuEmitterConfig` (mêmes paramètres de simulation, y compris `color_range`/`uv_rects`/`alpha_scale` [D18] — les tirages se font en Rust au spawn).
La différence est **où** l'intégration se fait.
**Avantage du CPU** : possibilité d'interactions (collision avec objets de la scène,
@@ -389,16 +400,18 @@ pub base_dir: [f32; 3], // utilisé par Fixed et Cone, ignoré par Sphere et Bo
### 5.4 Table des presets
| Preset | Shape | Velocity | base_dir | speed | gravity | drag | life | size | growth | ang_vel | color | blending |
|--------|-------|----------|----------|-------|---------|------|------|------|--------|---------|-------|----------|
| **Explosion** | Point | Sphere | — | 2-8 | (0,-9.8,0) | 0.1 | 0.5-1.5 | 0.05-0.15 | -0.05 | ±5 | [1,0.8,0.3,1] | Additive |
| **Jet d'eau** | Point | Cone 10° | (0,1,0) | 3-5 | (0,-9.8,0) | 0.01 | 1.0-2.0 | 0.03-0.05 | 0 | 0 | [0.3,0.6,1,0.8] | Alpha |
| **Pluie** | Plan (0,1,0) 20×20 | Box | — | vy:-5, vx/z:±0.3 | (0,0,0) | 0 | 3.0-5.0 | 0.01-0.02 | 0 | 0 | [1,1,1,0.3] | Alpha |
| **Fumée** | Box [0.15,0,0.15] | Cone 45° | (0,1,0) | 0.3-1.0 | (0,0.3,0) | 0.3 | 2.0-4.0 | 0.2-0.4 | +0.3 | ±2 | [0.5,0.5,0.5,0.4] | Alpha |
| **Feu** | Point | Cone 20° | (0,1,0) | 1-3 | (0,0.5,0) | 0.2 | 0.3-0.8 | 0.15-0.3 | -0.2 | ±8 | [1,0.5,0,1] | Additive |
| **Neige** | Plan (0,1,0) 10×10 | Box | — | vy:-0.5, vx/z:±0.2 | (0,0,0) | 0 | 5-10 | 0.02-0.04 | 0 | ±3 | [1,1,1,0.8] | Alpha |
| **Sparkles** | Sphere r=0.3 | Sphere | — | 0.1-0.5 | (0,0,0) | 0.5 | 1-3 | 0.02-0.05 | -0.01 | 0 | [1,1,0.8,1] | Additive |
| **Débris** | Point | Sphere | — | 1-6 | (0,-9.8,0) | 0.02 | 1-3 | 0.03-0.08 | 0 | ±10 | [0.6,0.4,0.2,1] | Alpha |
| Preset | Shape | Velocity | base_dir | speed | gravity | drag | life | size | growth | ang_vel | color_range (RGB min→max) [D18] | α_scale [D18] | blending |
|--------|-------|----------|----------|-------|---------|------|------|------|--------|---------|---------------------------|---------|----------|
| **Explosion** | Point | Sphere | — | 2-8 | (0,-9.8,0) | 0.1 | 0.5-1.5 | 0.05-0.15 | -0.05 | ±5 | [0.8,0.3,0]→[1,0.8,0.3] | 1.0 | Additive |
| **Jet d'eau** | Point | Cone 10° | (0,1,0) | 3-5 | (0,-9.8,0) | 0.01 | 1.0-2.0 | 0.03-0.05 | 0 | 0 | [0.3,0.5,0.8]→[0.5,0.8,1] | 0.8 | Alpha |
| **Pluie** | Plan (0,1,0) 20×20 | Box | — | vy:-5, vx/z:±0.3 | (0,0,0) | 0 | 3.0-5.0 | 0.01-0.02 | 0 | 0 | [0.7,0.8,1]→[1,1,1] | 0.3 | Alpha |
| **Fumée** | Box [0.15,0,0.15] | Cone 45° | (0,1,0) | 0.3-1.0 | (0,0.3,0) | 0.3 | 2.0-4.0 | 0.2-0.4 | +0.3 | ±2 | [0.3,0.3,0.3]→[0.7,0.7,0.7] | 0.4 | Alpha |
| **Feu** | Point | Cone 20° | (0,1,0) | 1-3 | (0,0.5,0) | 0.2 | 0.3-0.8 | 0.15-0.3 | -0.2 | ±8 | [1,0.3,0]→[1,0.9,0.2] | 1.0 | Additive |
| **Neige** | Plan (0,1,0) 10×10 | Box | — | vy:-0.5, vx/z:±0.2 | (0,0,0) | 0 | 5-10 | 0.02-0.04 | 0 | ±3 | [0.9,0.9,1]→[1,1,1] | 0.8 | Alpha |
| **Sparkles** | Sphere r=0.3 | Sphere | — | 0.1-0.5 | (0,0,0) | 0.5 | 1-3 | 0.02-0.05 | -0.01 | 0 | [1,0.8,0.4]→[1,1,1] | 1.0 | Additive |
| **Débris** | Point | Sphere | — | 1-6 | (0,-9.8,0) | 0.02 | 1-3 | 0.03-0.08 | 0 | ±10 | [0.4,0.3,0.15]→[0.8,0.6,0.3] | 1.0 | Alpha |
Par défaut `uv_rects = [(0,0,1,1)]` (toute la texture) [D15]. Exemple d'atlas : `Neige` avec 3 flocons → `uv_rects: [(0,0,⅓,1), (⅓,0,⅓,1), (⅔,0,⅓,1)]` — chaque spawn tire un flocon [D18].
Disponibles comme constructors : `GpuEmitterConfig::fire()`, `::smoke()`, `::rain()`, etc.
@@ -408,10 +421,11 @@ Disponibles comme constructors : `GpuEmitterConfig::fire()`, `::smoke()`, `::rai
| Buffer | Type | Taille | Écrit par | Lu par |
|--------|------|--------|-----------|--------|
| `particle_data` | Storage (RW) | N × 64 B | Driver (spawn/update) | Compute + Render |
| `count_buffer` | Uniform (RW) | 4 B | Driver / Compute | Vertex shader (instance_count) |
| `particle_data` | Storage (RW) | N × 80 B [D15/D19] | Driver (spawn/update) | Compute + Render |
| `compact_index` | Storage (RO) | N × u32 [D17/D19] | Compute (compaction) / Driver | Vertex shader (slot via `compact_index[ii]`) |
| `indirect_args` | Storage (RO) | 16 B [D17/D19] | Compute (compaction) / Driver | `drawIndirect` |
| `emitter_params` | Uniform (RO) | 64 B | Driver GPU (par frame) | Compute shader |
| `camera_params` | Uniform (RO) | 160 B | Renderer (existant) | Vertex shader (view, proj) |
| `camera_params` | Uniform (RO) | 128 B (view + proj) | Renderer (par frame) | Vertex shader |
### `emitter_params` (uniform, 64 bytes)
@@ -422,9 +436,10 @@ struct EmitterParams {
drag: f32, // friction
alive_count: f32, // count courant (écrit par le compute via atomic)
pool_size: f32, // taille max du pool
alpha_scale: f32, // [D18] alpha cible (modulée par life/max_life dans le compute)
_pad: vec2<f32>, // alignment
}
// Total : 4+12+4+4+4+8 = 36 → pad à 48 (align 16)
// Total : 48 B (espace uniform, vec3 align 16) [D18]
```
### Bind groups
@@ -440,14 +455,14 @@ struct EmitterParams {
| Group | Binding | Type | Contenu | Visibility |
|-------|---------|------|---------|------------|
| 0 | 0 | Uniform RO | `camera_params` (view + proj) | VERTEX |
| 0 | 0 | Uniform RO | `camera_params` (view + proj, 128 B) | VERTEX |
| 0 | 1 | Storage RO | `particle_data` | VERTEX |
| 0 | 2 | Uniform RO | `count_buffer` (alive_count) | VERTEX |
| 0 | 2 | Storage RO | `compact_index` [D17] | VERTEX |
| 0 | 3 | Sampler | Sampler | FRAGMENT |
| 0 | 4 | Texture | Texture particule | FRAGMENT |
> **Note** : le `count_buffer` est lu par le vertex shader pour déterminer
> `instance_count` (via `@builtin(instance_index)` et un early-out si `ii >= count`).
> **Note [D17/D19]** : le slot de l'instance arrive par **storage** (`compact_index[ii]`), pas par
> attribut vertex (layout vide, pattern TM). Le count exact vient des args indirect — plus d'early-out.
---
@@ -471,21 +486,21 @@ Dispatch : `workgroups = ceil(max_count / 64)`, un workgroup de 64 threads.
```rust
wgpu::RenderPipeline {
layout: RenderPipelineLayout {
bind_group_layouts: [bgl_render], // camera + storage RO + count + sampler + texture
bind_group_layouts: [bgl_render], // camera + particles + compact_index + sampler + texture (5 bindings) [D17]
},
vertex: vs_main (billboard),
fragment: fs_main (texture × color),
primitive: TriangleList,
vertex_buffer_layouts: [], // PAS de vertex buffer ! (quad généré en shader)
vertex_buffer_layouts: [], // layout VIDE — quad via QUAD[vi], slot via storage binding 2 [D17/D19]
multisample: sample_count du contexte,
color_states: [blending mode du pool],
depth_stencil: Some(LessEqual, ALWAYS), // depth test oui, depth write non (transparence)
}
```
> **Pas de vertex buffer** : le quad billboard est généré dans le vertex shader
> via `@builtin(vertex_index)` (4 vertices) — même pattern que le fullscreen triangle
> du tone mapping, mais avec 4 sommets au lieu de 3.
> **Vertex layout vide** (comme le fullscreen du tone mapping) : le quad est généré en shader
> (`QUAD[vi]`), et le slot de l'instance arrive par **storage** (`compact_index[ii]`) — pas
> d'attribut vertex [D17/D19].
### 7.3 Blend states
@@ -512,11 +527,9 @@ Le blending est **figé au build du pipeline** (2 pipelines par pool si on veut
// particle_update.wgsl
// Compute pass : intègre toutes les particules alive.
struct Particle {
struct Particle { // 80 B — espace storage, vec3/vec4 align 4, pas de padding [D19]
pos: vec3<f32>,
pad0: f32,
vel: vec3<f32>,
pad1: f32,
life: f32,
max_life: f32,
size: f32,
@@ -527,13 +540,14 @@ struct Particle {
uv_rect: vec4<f32>, // [D15]
}
struct EmitterParams {
struct EmitterParams { // espace uniform : vec3 align 16 → padding conservé [D19]
dt: f32,
gravity: vec3<f32>,
drag: f32,
alive_count: f32,
pool_size: f32,
pad: vec2<f32>,
alpha_scale: f32, // [D18]
_pad: vec2<f32>, // → total 48 B
}
@group(0) @binding(0) var<storage, read_write> particles: array<Particle>;
@@ -563,8 +577,8 @@ fn cs_update() {
// Rotation
p.angle += p.angular_vel * params.dt;
// Fade out
p.color.a = clamp(p.life / p.max_life, 0.0, 1.0);
// Fade out [D18]
p.color.a = params.alpha_scale * clamp(p.life / p.max_life, 0.0, 1.0);
// Kill
if p.life <= 0.0 {
@@ -587,9 +601,9 @@ fn cs_update() {
```wgsl
// particle_billboard.wgsl (vertex)
struct Particle {
pos: vec3<f32>, pad0: f32,
vel: vec3<f32>, pad1: f32,
struct Particle { // 80 B — espace storage, vec3/vec4 align 4, pas de padding [D19]
pos: vec3<f32>,
vel: vec3<f32>,
life: f32, max_life: f32,
size: f32, size_growth: f32,
angle: f32, angular_vel: f32,
@@ -712,7 +726,7 @@ App::render_scene(frame) :
│ │ d. Si driver.needs_draw() :
│ │ → render_pass.set_pipeline(pool.pipeline)
│ │ → render_pass.set_bind_group(0, pool.bind_group)
│ │ → render_pass.draw(4, pool.max_count) // early-out en shader
│ │ → render_pass.draw_indirect(pool.indirect_args, 0) // [D17] args écrits par le compute/driver
│ │
│ └─ (fin pools)
│
@@ -802,6 +816,7 @@ impl AppHandler for MyScene {
size: 0.1, size_growth: 0.0,
angle: t, angular_vel: 1.0,
color: [1.0, 1.0, 1.0, 1.0],
uv_rect: [0.0, 0.0, 1.0, 1.0], // [D15]
..Particle::ZERO
});
}
@@ -874,7 +889,7 @@ impl Scene {
| Condition | Coût |
|-----------|------|
| Aucun pool créé | **Zéro**. Pas de buffer, pas de pipeline, pas de draw. |
| Pool créé, pas de driver | Buffer alloué (N × 64 B). Pas de compute, pas d'upload, pas de draw. |
| Pool créé, pas de driver | Buffer alloué (N × 80 B). Pas de compute, pas d'upload, pas de draw (args = 0 → no-op). |
| Pool + driver, `active = false` | Idem ci-dessus. |
| Pool + driver GPU actif | 1 compute dispatch + 1 draw. CPU : spawns seulement. |
| Pool + driver CPU actif | 1 write_buffer + 1 draw. CPU : O(N) simulation. |
@@ -959,9 +974,9 @@ Chaque étape est un DRAFT séparé, testable indépendamment.
| D1 | **Pool ≠ Driver** (séparation stricte) | Flexibilité, swappability, zéro waste |
| D2 | **3 drivers** : GPU, CPU, Manual | Gradient de contrôle |
| D3 | **1 driver par pool** (v1) | Simplicité. Multi-drivers = V2. |
| D4 | **80 bytes/particule** (avec `uv_rect`, [D15]) | Couvre pos/vel/life/size/angle/color/uv. Align 16. |
| D4 | **80 bytes/particule** (avec `uv_rect` [D15] ; **confirmé sans padding** [D19]) | Couvre pos/vel/life/size/angle/color/uv. Storage align 4 — Rust = WGSL [D19]. |
| D5 | **Billboard camera-facing** (pas world-facing) | Standard pour les VFX. Plus simple. |
| D6 | **Quad via vertex_index** (⚠️ [D17] ajoute un vertex buffer d'index 1 u32/vertex ; le quad reste généré en shader) | Cohérent avec TM/bloom. |
| D6 | **Quad via vertex_index** (vertex layout vide ; le slot arrive par storage `compact_index[ii]` [D17/D19]) | Cohérent avec TM/bloom. |
| D7 | ~~**`draw(4, max_count)` + early-out**~~ → **supplanté par D17** (§18) | — |
| D8 | **Spawn toujours CPU** (même driver GPU) | Le random + la décision "qui spawn" est CPU. Le GPU intègre. |
| D9 | **Blend figé au pipeline** (1 mode par pool) | Pas de switch de pipeline par frame. |
@@ -972,22 +987,24 @@ Chaque étape est un DRAFT séparé, testable indépendamment.
| D14 | **`custom_force` (driver CPU)** | Le seul cas où CPU > GPU : interactions. |
| D15 | **UV par particule** (`uv_rect` vec4 → struct 80 B) | WebGPU : pas d'indexage dynamique de textures → multi-motifs via UV. §18 |
| D16 | **Layout complet figé, pas d'opt-in par attribut** | Gain nul, explosion de variants, coupling pool/émetteur. §18 |
| D17 | **Compaction + indirect draw** (fused dans le compute) | Scale avec count actif, pas capacity. Count exact GPU. §18 |
| D17 | **Compaction + indirect draw** (fused dans le compute ; détails corrigés par D19) | Scale avec count actif, pas capacity. Count exact GPU. §18 |
| D18 | **Randomisation par particule au spawn** (`color_range` + `uv_rects` + `alpha_scale`) | Principe D16 : les plages vivent dans la config (coût GPU zéro), le résultat dans l'état. §18 |
| D19 | **Audit layout/détails** : 80 B sans padding, un seul struct partagé, `compact_index` ×1 par storage, args 16 B | L'align uniform space du draft avait fuité en storage space. §18 |
---
## 18. Décisions de la session de design (à appliquer par DRAFT)
Ces 3 décisions tranchent les questions §15 (Q1, Q2) et supplantent D4/D6/D7.
Ces 5 décisions tranchent les questions §15 (Q1, Q2), supplantent D4/D6/D7 et corrigent l'application initiale de D15/D17 (audit D19).
Le reste du doc décrit la version initiale : appliquer les impacts listés ici.
### D15 — UV par particule (`uv_rect`)
- `uv_rect: vec4<f32>` (ox, oy, sx, sy en UV texture) ajouté à `Particle` → struct 64 → **80 B** (déjà appliqué dans §2, §8.1, §8.2).
- `uv_rect: vec4<f32>` (ox, oy, sx, sy en UV texture) ajouté à `Particle` → struct 64 → **80 B** (appliqué dans §2, §8.1, §8.2 — D19 a corrigé l'application initiale : padding résiduel de l'espace uniform).
- VS : `out.uv = uv_rect.xy + (q + 0.5) * uv_rect.zw` (au lieu de `q + 0.5`). Défaut (0,0,1,1) = comportement d'avant.
- **Pourquoi** : WebGPU interdit l'indexage dynamique de textures en uniform (1 texture = 1 bind group = 1 pipeline). La variété de motifs ne peut venir QUE des UV → multi-motifs depuis UNE texture (atlas partagé entre presets).
- Statique par vie (fixé au spawn). Animation d'atlas (uv = f(t)) = **v2** (cf §14).
- Impact restant : §5.4 (`uv_rect` dans `GpuEmitterConfig`, défaut (0,0,1,1)), §10.2 (exemple manual : `uv_rect` à poser), §3.2/§6 (tailles × 1.25).
- Impact : §2/§3.2/§6/§8.1/§8.2 appliqués ; §5.2/§5.4 appliqués par D18 (la zone unique devient la palette `uv_rects`) ; §10.2 appliqué.
### D16 — Layout COMPLET et figé, PAS d'opt-in par attribut
@@ -1001,11 +1018,35 @@ Le reste du doc décrit la version initiale : appliquer les impacts listés ici.
### D17 — Compaction + indirect draw (supplante D7, tranche Q1+Q2)
- Emulation d'instancing standard WebGPU : **index buffer** (`compact_index`, 1 u32 par vertex = 4 copies du slot par instance, vertex buffer layout 1 × u32 stride 4) + storage load en VS (`particles[idx]` au lieu de `particles[ii]`).
- La **compaction est FUSIONNÉE dans le compute d'intégration** (~15 lignes WGSL, pas de 3e pass) : chaque slot alive (life > 0 après intégration) fait `atomicAdd(&compact_count)` et écrit son slot 4× dans `compact_index` ; le dernier workgroup (détection par atomic global vs nb de workgroups) écrit les args indirect.
- Draw : **`drawIndirect`** (vertexCount = 4 × alive, instanceCount = alive) au lieu de `draw(4, max_count)` + early-out. Le VS n'a plus besoin du count → `count_buffer` remplacé par `indirect_args` (20 B : 5 × u32).
- Emulation d'instancing standard WebGPU : buffer `compact_index` (**1 u32 par slot** [D19], pas 4 copies) lié en **storage** (binding 2) — le VS fait `let slot = compact_index[ii]` puis `particles[slot]`. Le vertex layout reste **vide** (quad généré en shader via `QUAD[vi]`, pattern TM).
- La **compaction est FUSIONNÉE dans le compute d'intégration** (~15 lignes WGSL, pas de 3e pass) : chaque slot alive (life > 0 après intégration) fait `atomicAdd(&compact_count)` et écrit son slot **une fois** dans `compact_index` [D19] ; le dernier workgroup (détection par atomic global vs nb de workgroups) écrit les args indirect.
- Draw : **`drawIndirect`** (vertexCount = 4, instanceCount = alive → 4 × alive vertices au total) au lieu de `draw(4, max_count)` + early-out. Le VS n'a plus besoin du count → `count_buffer` remplacé par `indirect_args` (**16 B : 4 × u32**, draw non-indexé [D19]).
- **Pourquoi** : la compaction scale avec le count **actif** ; le template statique (early-out) taxe la **capacity** à CHAQUE frame — scène idle avec grand pool = 0.3–1 ms/frame de VS inutile. Coût compaction : pire cas ~0.3 ms sur iGPU faible (scène active).
- Conséquence : le count est **exact et GPU** (sortie de la compaction) → tranche Q2 (plus de count CPU estimé).
- Par driver : **GPU** = compaction fused (ci-dessus). **CPU** = sait exactement les slots alive → build lui-même l'index (4 copies) + args au CPU. **Manual** = `set_count` remplit l'index identité (l'utilisateur pack ses alive en tête de buffer) + args.
- Non-régression : pool sans driver → args indirect = 0 → `drawIndirect` no-op (§12 inchangé).
- Impact restant : §3.2/§6 (ajouter `compact_index` N × 4 × u32 + `indirect_args` 20 B), §7.2 (vertex buffer layout), §8.1 (compaction fused), §8.2 (supprimer early-out + `count_buf`, lire l'index), §9 (d = `drawIndirect`), §4.2/§4.3/§4.4 (chacun produit index + args).
- Impact : §3.2/§6/§7.2/§9 appliqués (buffers + bind group + pipeline + frame loop, détails corrigés par D19) ; §8.1 (compaction fused) + §8.2 (supprimer early-out + `count_buf`, lire l'index) + §4.2/§4.3/§4.4 (chaque driver produit index + args) → à appliquer par le DRAFT B (les corps v0 restent, notes ci-dessus).
---
### D18 — Randomisation par particule au spawn : `color_range` + `uv_rects` + `alpha_scale`
Demande : « randomiser un peu la couleur, et randomiser un peu le rect UV ». Principe général (extension de D16) : **tout** champ de l'état 80 B randomisable au spawn a sa **plage** dans la config d'émetteur (coût GPU zéro — les tirages sont CPU au spawn [D8]) et son **résultat** dans l'état (par particule). Trois paramètres ajoutés aux configs d'émetteurs :
- `color_range: ([f32; 4], [f32; 4])` — [min, max] par canal **RGB** (le canal alpha est ignoré → `alpha_scale`). Spawn : `c = lerp(min, max, rand)` par canal.
- `uv_rects: [[f32; 4]; UV_RECTS_MAX]` + `uv_rects_count: u8` (UV_RECTS_MAX = 8) — **palette** de zones UV (généralise la zone unique de D15). Spawn : tirage uniforme d'un rect. `count = 1` → défaut D15 (toute la texture, comportement inchangé).
- `alpha_scale: f32` (0..1, défaut 1.0) — alpha cible, modulé par la vie normalisée. **Source unique de l'alpha** : l'intégration (compute GPU ou simulation CPU) réécrit à chaque frame `color.a = alpha_scale × clamp(life/max_life, 0, 1)` (remplace l'« alpha initiale » de `color`). Driver Manual : pas d'intégration → l'utilisateur écrit `color` (avec alpha) directement, `alpha_scale` est inopérant.
`EmitterParams` (uniform lu par le compute) gagne `alpha_scale` → struct **48 B** (toujours dans le buffer 64 B déclaré).
Impact : §4.2/§4.3 (configs — appliqué), §5.4 (presets : colonne `color` → `color_range` + `α_scale` — appliqué), §6/§8.1 (EmitterParams + formule de fade — appliqué), §10.2 (manual : pas de config, écriture directe — inchangé). **Pas dans l'étape A du DRAFT** (étapes B/C/D).
### D19 — Audit layout/détails (préparation DRAFT) : 80 B sans padding, un seul struct partagé, `compact_index` ×1
Audit fait en écrivant le DRAFT. Trois corrections, toutes dans le même sens : **l'alignement de l'espace uniform du draft avait fuité dans l'espace storage**.
1. **Pas de padding dans les structs particule.** `Particle` vit en **espace storage**, où `vec3<f32>` a **align 4** (l'espace uniform a align 16 — d'où venaient `pad0`/`pad1` du draft). Le Rust `[f32; 3]` est aussi align 4 → layout naturellement identique dans les deux langages : pos@0, vel@12, life@24, max_life@28, size@32, size_growth@36, angle@40, angular_vel@44, color@48, uv_rect@64 → **80 B exactement, sans padding**. L'état précédent (avec padding) faisait en réalité **88 B** — en contradiction avec la mention « 80 bytes » (le commentaire d'offset 64 de `uv_rect` incohérent avec color@56+16=72). Appliqué : §2, §8.1, §8.2.
2. **Un seul struct `Particle` partagé** entre les entry points compute et render : le double struct `ParticleAlive` du draft (64 B, pad) était un **préfixe incompatible** du `Particle` padé (life@32 vs life@24) → le cull aurait lu les mauvais offsets. Supprimé : un storage load ne dépend pas de la taille du struct déclaré, la vue « sous-ensemble » n'a aucun gain. (`EmitterParams` **conserve** son padding — espace uniform, vec3 align 16.)
3. **`compact_index` : 1 u32 par slot (pas 4 copies), lu par **storage binding** (pas d'attribut vertex).** Le buffer est lié en storage (binding 2) et le VS fait `compact_index[ii]` — le vertex layout du pipeline reste vide (pattern TM). La compaction écrit **un** u32 par particule alive (pas quatre). `indirect_args` = **16 B** (4 × u32, `drawIndirect` non-indexé) et non 20 B. Usage du buffer : STORAGE | COPY_DST (pas de VERTEX). Appliqué : §3.2, §6, §7.2, §17 (D6/D17), §18 (D17).
Règle future : ajouter un champ à `Particle` → alignement storage (vec3/vec4 = align 4, pas de padding) + mettre à jour les deux miroirs (Rust §2 + WGSL §8) + les tests de layout (DRAFT A).