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