WebGL簡易教程(二):向著色器傳輸資料
目錄
- 1. 概述
- 2. 示例:繪製一個點(改進版)
- 1) attribute變數
- 2) uniform變數
- 3) varying變數
- 3. 結果
- 4. 參考
1. 概述
在上一篇教程《WebGL簡易教程(一):第一個簡單示例》中,通過一個繪製點的例子,對WebGL中的可程式設計渲染管線有了個基本的認識。在之前繪製點的例子中,點的位置,點的大小,點的顏色,都是固定寫在著色器中的,這樣的程式是缺乏可擴充套件性的。
比如我想繪製一張地形(DEM),平時地形資料是儲存在地形檔案之中的。被程式載入之後,資料資訊首先要被讀取到記憶體,然後傳遞給視訊記憶體,最後由顯示卡進行繪製。渲染管線之所以靈活強大,正是由於可以向負責繪製工作的著色器傳遞資料。
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程式碼如下:
// 頂點著色器程式 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'; // 片元著色器程式 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; } // 初始化著色器 if (!initShaders(gl, VSHADER_SOURCE, FSHADER_SOURCE)) { console.log('Failed to intialize shaders.'); return; } // 獲取attribute變數的儲存位置 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變數 gl.vertexAttrib3f(a_Position, 0.5, 0.5, 0.0); //獲取u_FragColor變數的儲存地址 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變數中 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變數
在頂點著色器中,可以看到聲明瞭一個attribute的全域性變數a_Position,並且將這其賦值給gl_Position:
// 頂點著色器程式 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中三種變數宣告之一,代表的是與頂點相關的資料,只能用在頂點著色器中。這個變數儲存了從外部傳輸進頂點著色器的資料。
在shader中定義好attribute變數之後,還需要通過JS與shader進行互動。通過WebGL的渲染上下文變數gl,可以得到獲取attribute變數的儲存地址的方法getAttribLocation(),其定義如下:
通過這個函式,獲取著色器中attribute變數的位置:
// 獲取attribute變數的儲存位置
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;
}
獲取地址之後,就可以向attribute變數傳送資料了。通過使用gl. vertexAttrib3f()函式來向著色器傳入值。這裡將想要繪製點的位置傳送給頂點著色器。
// 將頂點位置傳輸給attribute變數
gl.vertexAttrib3f(a_Position, 0.5, 0.5, 0.0);
其函式定義如下:
注意這個函式是有一系列的同族函式,都是以基礎函式名+引數個數+引數型別來命名的,以應付傳輸不同的資料。具體可以查閱WebGL的API。
2) uniform變數
同樣的,在片元著色器中,聲明瞭一個全域性的uniform變數u_FragColor,並將其賦值給gl_FragColor:
// 片元著色器程式
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中另外一種變數宣告,表示的是JavaScript程式向頂點著色器和片元著色器傳輸的一致的(不變的)資料;也就是是說這種變數既可以用在頂點著色器也可以用於片元著色器。
與attribute變數類似,uniform變數也是先獲取其地址,然後向其傳值。這裡將想要繪製的顏色傳送給片元著色器:
//獲取u_FragColor變數的儲存地址
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變數中
gl.uniform4f(u_FragColor, 0.0, 0.8, 0.0, 1.0);
可以看到uniform變數是通過gl.getUniformLocation()函式獲取地址,gl.uniform4f()變數傳送資料的。它們的函式定義如下:
3) varying變數
除了attribute變數和uniform變數之外,還有一種varying變數,它表示的是從頂點著色器流向片元著色器可變的變數。這一點會在以後講到。如下所示為向著色器傳輸資料的方式:
3. 結果
再次開啟HelloPoint1.html,其顯示結果如下:
可以看到點的位置發生了變化,同時顏色也從紅色變成了綠色。位置資訊和顏色資訊不再是硬編碼在著色器中,而是從外部傳入的。
4. 參考
本來部分程式碼和插圖來自《WebGL程式設計指南》,原始碼連結:https://share.weiyun.com/5VjlUKo ,密碼:sw0x2x。會在此共享目錄中持續更新後續的內