WebGL簡易教程(二)：向着色器傳輸數據

時間 2019-12-01

標籤 webgl 簡易教程向着傳輸數據简体版

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1. 概述

在上一篇教程《WebGL簡易教程(一)：第一個簡單示例》中，經過一個繪製點的例子，對WebGL中的可編程渲染管線有了個基本的認識。在以前繪製點的例子中，點的位置，點的大小，點的顏色，都是固定寫在着色器中的，這樣的程序是缺少可擴展性的。web

好比我想繪製一張地形（DEM），平時地形數據是保存在地形文件之中的。被程序加載以後，數據信息首先要被讀取到內存，而後傳遞給顯存，最後由顯卡進行繪製。渲染管線之因此靈活強大，正是因爲能夠向負責繪製工做的着色器傳遞數據。編程

2. 示例：繪製一個點(改進版)

在上一篇繪製點例子之上進行改進，改進後的HelloPoint1.js代碼以下：canvas

// 頂點着色器程序
var VSHADER_SOURCE =
  'attribute vec4 a_Position;\n' + // attribute variable
  'void main() {\n' +
  '  gl_Position = a_Position;\n' + // Set the vertex coordinates of the point
  '  gl_PointSize = 10.0;\n' +                    // Set the point size
  '}\n';

// 片元着色器程序
var FSHADER_SOURCE =
  'precision mediump float;\n' +
  'uniform vec4 u_FragColor;\n' +  // uniform変數
  'void main() {\n' +
  '  gl_FragColor = u_FragColor;\n' + // Set the point color
  '}\n';

function main() {
  // 獲取 <canvas> 元素
  var canvas = document.getElementById('webgl');

  // 獲取WebGL渲染上下文
  var gl = getWebGLContext(canvas);
  if (!gl) {
    console.log('Failed to get the rendering context for WebGL');
    return;
  }

  // 初始化着色器
  if (!initShaders(gl, VSHADER_SOURCE, FSHADER_SOURCE)) {
    console.log('Failed to intialize shaders.');
    return;
  }

  // 獲取attribute變量的存儲位置
  var a_Position = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Position');
  if (a_Position < 0) {
    console.log('Failed to get the storage location of a_Position');
    return;
  }

  // 將頂點位置傳輸給attribute變量
  gl.vertexAttrib3f(a_Position, 0.5, 0.5, 0.0);

  //獲取u_FragColor變量的存儲地址
  var u_FragColor = gl.getUniformLocation(gl.program, 'u_FragColor');
  if (!u_FragColor) {
    console.log('Failed to get the storage location of u_FragColor');
    return;
  }

  //將點的顏色傳入到u_FragColor變量中
  gl.uniform4f(u_FragColor, 0.0, 0.8, 0.0, 1.0);

  // 指定清空<canvas>的顏色
  gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);

  // 清空<canvas>
  gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);

  // 繪製一個點
  gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1);
}

1) attribute變量

在頂點着色器中，能夠看到聲明瞭一個attribute的全局變量a_Position，而且將這其賦值給gl_Position：函數

// 頂點着色器程序
var VSHADER_SOURCE =
  'attribute vec4 a_Position;\n' + // attribute variable
  'void main() {\n' +
  '  gl_Position = a_Position;\n' + // Set the vertex coordinates of the point
  '  gl_PointSize = 10.0;\n' +                    // Set the point size
  '}\n';

attribute是glsl中三種變量聲明之一，表明的是與頂點相關的數據，只能用在頂點着色器中。這個變量存儲了從外部傳輸進頂點着色器的數據。webgl

在shader中定義好attribute變量以後，還須要經過JS與shader進行交互。經過WebGL的渲染上下文變量gl，能夠獲得獲取attribute變量的存儲地址的方法getAttribLocation（），其定義以下：
編碼

經過這個函數，獲取着色器中attribute變量的位置：code

// 獲取attribute變量的存儲位置
  var a_Position = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Position');
  if (a_Position < 0) {
    console.log('Failed to get the storage location of a_Position');
    return;
  }

獲取地址以後，就能夠向attribute變量傳送數據了。經過使用gl. vertexAttrib3f()函數來向着色器傳入值。這裏將想要繪製點的位置傳送給頂點着色器。orm

// 將頂點位置傳輸給attribute變量
  gl.vertexAttrib3f(a_Position, 0.5, 0.5, 0.0);

其函數定義以下：
htm

注意這個函數是有一系列的同族函數，都是以基礎函數名+參數個數+參數類型來命名的，以應付傳輸不一樣的數據。具體能夠查閱WebGL的API。

2) uniform變量

一樣的，在片元着色器中，聲明瞭一個全局的uniform變量u_FragColor，並將其賦值給gl_FragColor：

// 片元着色器程序
var FSHADER_SOURCE =
  'precision mediump float;\n' +
  'uniform vec4 u_FragColor;\n' +  // uniform変數
  'void main() {\n' +
  '  gl_FragColor = u_FragColor;\n' + // Set the point color
  '}\n';

uniform是glsl中另一種變量聲明，表示的是JavaScript程序向頂點着色器和片元着色器傳輸的一致的(不變的)數據；也就是是說這種變量既能夠用在頂點着色器也能夠用於片元着色器。

與attribute變量相似，uniform變量也是先獲取其地址，而後向其傳值。這裏將想要繪製的顏色傳送給片元着色器：

//獲取u_FragColor變量的存儲地址
  var u_FragColor = gl.getUniformLocation(gl.program, 'u_FragColor');
  if (!u_FragColor) {
    console.log('Failed to get the storage location of u_FragColor');
    return;
  }

  //將點的顏色傳入到u_FragColor變量中
  gl.uniform4f(u_FragColor, 0.0, 0.8, 0.0, 1.0);

能夠看到uniform變量是經過gl.getUniformLocation（）函數獲取地址，gl.uniform4f()變量傳送數據的。它們的函數定義以下：