深入浅出 WebGL 初学者指南：ESSL 篇

2023-12-19 20:10:23

在本文中，我们将深入探讨 WebGL 中 ESSL（着色语言规范扩展）的奥秘，它让我们得以在具有光照方式和反射模型的前提下实现照明策略。我们还将探讨在朗伯反射模型下的高洛德着色技术。

ESSL 简介

ESSL 是 WebGL 的一部分，它提供了一个高级着色语言，允许开发者访问图形处理单元 (GPU) 的强大功能。通过 ESSL，我们可以编写着色器程序，这些程序将由 GPU 执行，以处理顶点数据并生成片段，最终形成我们在屏幕上看到的图像。

光照策略

光照在创建逼真的 3D 场景中起着至关重要的作用。ESSL 提供了多种光照策略，包括环境光、漫反射光和镜面反射光。

环境光

环境光是均匀地照亮场景中所有物体的漫反射分量。它有助于消除阴影并为场景提供基本照明。

漫反射光

漫反射光根据物体的表面法线计算每个点的颜色。它模拟了光线与表面交互的方式，使物体看起来具有三维深度。

镜面反射光

镜面反射光模拟了光线从光滑表面反射的方式。它产生镜面高光，使物体看起来更具光泽和反射性。

反射模型

反射模型了光线与物体表面交互的方式。朗伯反射模型是一个简单的模型，假设光线均匀地散射在所有方向。高洛德着色是一种更高级的模型，它考虑了表面粗糙度和光线角度，从而产生更逼真的反射效果。

高洛德着色

高洛德着色是一种在朗伯反射模型的基础上改进的着色技术。它通过考虑表面粗糙度和光线角度，产生了更逼真的反射效果。高洛德着色常用于模拟金属和塑料等光滑表面。

实例：带纹理的球体

为了更好地理解 ESSL 的概念，我们创建一个带有纹理的球体的示例。这个示例将展示如何使用 ESSL 编写顶点着色器和片段着色器，以及如何使用 JavaScript 与 WebGL 上下文进行交互。

顶点着色器

顶点着色器处理每个顶点的数据。在这个示例中，顶点着色器负责将顶点位置从模型空间变换到裁剪空间。

attribute vec3 aPosition;
attribute vec2 aTexCoord;
uniform mat4 uModelViewMatrix;
uniform mat4 uProjectionMatrix;

void main() {
  gl_Position = uProjectionMatrix * uModelViewMatrix * vec4(aPosition, 1.0);
  vTexCoord = aTexCoord;
}

片段着色器

片段着色器处理每个片段的数据。在这个示例中，片段着色器负责计算每个片段的颜色。

precision mediump float;

uniform sampler2D uTexture;
varying vec2 vTexCoord;

void main() {
  gl_FragColor = texture2D(uTexture, vTexCoord);
}

JavaScript 交互

JavaScript 代码负责与 WebGL 上下文进行交互。它初始化着色器程序、设置纹理并绘制球体。

const canvas = document.getElementById('canvas');
const gl = canvas.getContext('webgl');

// 初始化着色器程序
const program = createProgram();

// 设置纹理
const texture = createTexture();

// 绑定纹理
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);

// 绘制球体
gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 36);