• [WebGL入门]十一,着色器编译器和连接器


    注意:文章翻译http://wgld.org/,原作者杉本雅広(doxas)。文章中假设有我的额外说明。我会加上[lufy:]。另外。鄙人webgl研究还不够深入。一些专业词语,假设翻译有误。欢迎大家指正。


    重复重复的东西

    这已经是第11篇了,由于仅仅说了一些主要的东西。到如今为止连个多边形也没绘制出来。哎呀呀呀......
    不管怎么说吧。基础是非常重要的。那就在这些基础上。来绘制一个多边形吧。须要准备的知识都已经介绍过了。剩下的就是依照步骤開始绘制多边形。首先,来确认一下绘制的步骤。
    ・从HTML中获取canvas对象
    ・从canvas中获取WebGL的context
    ・编译着色器
    ・准备模型数据
    ・顶点缓存(VBO)的生成和通知
    ・坐标变换矩阵的生成和通知
    ・发出画图命令
    ・更新canvas并渲染
    上面所列举的步骤中,到如今为止全然没有介绍的是最后两个,关于画图命令的部分和canvas更新部分。稍后。我会说一说它们主要的概念。

    尽管这些步骤看起来挺复杂的。可是这就是使用WebGL进行渲染的基本步骤。

    这次的文章。就从上到下来依次看一下前三个步骤,先说到编译着色器。

    *当中有几个步骤顺序能够有变化,如今先依照这个顺序来看一下。


    HTML和canvas的处理

    关于HTML和canvas的处理。在之前的文章中(七。context的初始化)也已经讲过了。基本上也不会有什么变化。在这里再说一下。

    >HTML代码

    <html>
        <head>
            <title>WebGL TEST</title>
            <script src="script.js" type="text/javascript"></script>
            <script src="minMatrix.js" type="text/javascript"></script>
            
            <script id="vs" type="x-shader/x-vertex">
    attribute vec3 position;
    uniform   mat4 mvpMatrix;
    
    void main(void){
        gl_Position = mvpMatrix * vec4(position, 1.0);
    }
            </script>
            
            <script id="fs" type="x-shader/x-fragment">
    void main(void){
        gl_FragColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
    }
            </script>
        </head>
        <body>
            <canvas id="canvas"></canvas>
        </body>
    </html>
    HTML代码就是上面这样。head标签中引用了两个javascript文件,一个是WebGL的处理文件script.js,还有一个是本站点自己写的矩阵计算的库minMatrix.js。



    顶点着色器的处理

    接着,该出现顶点着色器和片段着色器的代码了。首先,先从type是x-shader/x-vertex的顶点着色器開始。以下是顶点着色器部分的代码。

    >顶点着色器的代码

    attribute vec3 position;
    uniform   mat4 mvpMatrix;
    
    void main(void){
        gl_Position = mvpMatrix * vec4(position, 1.0);
    }
    这里用到了一个attribute变量和一个uniform变量。
    变量position的类型是vec3,是一个3维向量。里面是顶点的位置。向量的三个元素各自是X,Y。Z坐标。

    还有一个uniform声明的变量mvpMatrix。类型是mat4,所以是一个4x4的方阵。是模型,视图,投影的各个变换矩阵结合后的坐标变换矩阵。

    这次的顶点着色器,仅仅是利用坐标变换矩阵来变换顶点的坐标位置。使用乘法运算。

    这时候,为了让position和矩阵相乘,使用vec4函数,先将其变成一个4维的向量,然后相乘。最后将计算结果代入到gl_Position,顶点着色器的处理结束。


    片段着色器的处理

    接着说片段着色器。

    这次。绘制的模型是一个简单的三角形,先不进行着色,仅仅是使用白色来填充。

    所以,片段着色器中的处理,就仅仅是将白色信息传给gl_FragColor中。

    以下是片段着色器的代码。

    >片段着色器的代码

    void main(void){
        gl_FragColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
    }
    关于颜色,基本上使用vec3或者vec4的情况比較多。

    由于一般就是使用RGB或者RGBA,须要3~4个元素。这一次使用的vec4是全部的參数都是1.0的向量,颜色是白色[红,绿。蓝。不透明度的各元素都是最大=白色]。



    编译代码,生成着色器

    接着来看顶点着色器和片段着色器的编译。

    编译也不须要什么特别的编译器。仅仅须要调用WebGL内部的函数就能够进行编译了。准备一个函数,从着色器的编译,到实际着色器的生成这一连串的流程,都在这一个函数中来完毕。以下是这个函数的代码。

    *以下的函数中的gl,是提前从WebGL的context中获取的。

    >生成和编译着色器的函数

    function create_shader(id){
        // 用来保存着色器的变量
        var shader;
        
        // 依据id从HTML中获取指定的script标签
        var scriptElement = document.getElementById(id);
        
        // 假设指定的script标签不存在,则返回
        if(!scriptElement){return;}
        
        // 推断script标签的type属性
        switch(scriptElement.type){
            
            // 顶点着色器的时候
            case 'x-shader/x-vertex':
                shader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
                break;
                
            // 片段着色器的时候
            case 'x-shader/x-fragment':
                shader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
                break;
            default :
                return;
        }
        
        // 将标签中的代码分配给生成的着色器
        gl.shaderSource(shader, scriptElement.text);
        
        // 编译着色器
        gl.compileShader(shader);
        
        // 推断一下着色器是否编译成功
        if(gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)){
            
            // 编译成功,则返回着色器
            return shader;
        }else{
            
            // 编译失败,弹出错误消息
            alert(gl.getShaderInfoLog(shader));
        }
    }
    使用这个函数的时候。须要传入script标签的id作为參数,函数中依据这个id来获取指定的标签。
    生成着色器的时候。使用WebGL中的函数createShader。这个函数在生成着色器的时候,依据顶点着色器和片段着色器的不同来传入不同的參数。參数指定为gl.VERTEX_SHADER的时候会生成顶点着色器,參数指定为gl.FRAGMENT_SHADER的时候会生成片段着色器。

    首先。将代码分配给生成的着色器的时候。使用的是shaderSource函数。參数有两个,第一个參数是着色器对象,第二个參数是着色器的代码。这时候。仅仅是把着色器的代码分配给了着色器,还没有进行编译。编译的时候,使用的是compileShader函数,将着色器对象作为參数传给这个函数。就能够将着色器进行编译。

    着色器是否编译成功。通过着色器中的參数能够推断。获取这个參数的时候。使用getShaderParameter函数,并使用WebGL中存在的常量COMPILE_STATUS作为參数。假设这时候的返回值是false。则表示由于什么原因导致编译失败了。要想查看原因的话,将着色器传入getShaderInfoLog函数中,就能够确认log了。

    这个自己定义函数。不管是顶点着色器还是片段着色器。都能够进行编译。

    实际上,顶点着色器和片段着色器的处理不同的地方就是createShader函数。其它地方是全然一样的。


    程序对象的生成和连接

    着色器生成之后,接着来生成程序对象。这里突然出现的程序对象,究竟是个什么对象呢?

    曾经的文章中(八,着色器的说明和基础)也略微接触了一些,使用varying修饰符定义的变量。能够从顶点着色器向片段着色器中传递数据。

    事实上,实现从一个着色器向还有一个着色器传递数据的,不是别的,就是程序对象。程序对象是管理顶点着色器和片段着色器,或者WebGL程序和各个着色器之间进行数据的互相通信的重要的对象。

    那么,生成程序对象。并把着色器传给程序对象。然后连接着色器,将这些处理函数化。

    >程序对象的生成和着色器连接的函数

    function create_program(vs, fs){
        // 程序对象的生成
        var program = gl.createProgram();
        
        // 向程序对象里分配着色器
        gl.attachShader(program, vs);
        gl.attachShader(program, fs);
        
        // 将着色器连接
        gl.linkProgram(program);
        
        // 推断着色器的连接是否成功
        if(gl.getProgramParameter(program, gl.LINK_STATUS)){
        
            // 成功的话,将程序对象设置为有效
            gl.useProgram(program);
            
            // 返回程序对象
            return program;
        }else{
            
            // 假设失败,弹出错误信息
            alert(gl.getProgramInfoLog(program));
        }
    }
    这个函数接收顶点着色器和片段着色器两个參数。然后,首先生成程序对象。分配着色器。

    生成着色器的时候。使用WebGL中的函数createProgram。将着色器分配给程序对象的时候使用函数attachShader。attachShader函数的第一个參数是程序对象,第二个參数是着色器。
    着色器分配结束后。依据程序对象,要连接两个着色器,这时候使用linkProgram函数,參数就是程序对象。

    和生成着色器一样。要推断着色器的连接是否成功,这时候使用getProgramParameter函数,并传入常量LINK_STATUS。

    假设没有问题的话,为了将程序对象设置为有效,使用useProgram函数。注意。假设不运行这个函数的话,在WebGL中是无法识别这个程序对象的。假设连接失败,则弹出错误信息,使用getProgramInfoLog函数来得到log。


    总结

    来简单总结一下本次的内容。

    HTML代码中引入必要的javascript文件,以及描写叙述着色器的代码。

    准备了着色器的编译函数和连接着色器的程序对象相关的函数。每一个函数中都有是否进行了正确处理的推断


    下次。准备好顶点数据,也就是说准备好模型数据,然后变换为VBO。依照前面说的步骤,一步步全都理解的话。就应该没问题了,加油吧。


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