WebGL 着色器 Element3 入门

引言

WebGL 是一种强大的图形 API，它允许开发人员使用 JavaScript 编写交互式 3D 图形。WebGL 着色器是编写 WebGL 程序的核心，它们定义了渲染场景时如何处理顶点和片元。本系列文章将指导您使用 Element3 从头开始学习 WebGL 着色器。

入门

要开始使用，您需要安装 Element3 和 WebGL 上下文。Element3 是一个轻量级的 JavaScript 库，它简化了 WebGL 的开发。您可以通过 npm 安装它：

npm install element3

接下来，您需要创建一个 WebGL 上下文。您可以使用以下代码：

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

GLSL 基础

GLSL（OpenGL 着色器语言）是用于编写 WebGL 着色器的语言。它类似于 C 语言，但有针对图形编程的专门功能。以下是一些基本 GLSL 概念：

• 顶点着色器： 处理单个顶点，负责确定顶点的位置和属性。
• 片元着色器： 处理单个片元（像素），负责计算片元的颜色和其他属性。
• 统一变量： 在整个着色器程序中共享的变量。
• 属性： 从顶点数组对象 (VAO) 传递给着色器的顶点数据。

第一个着色器程序

让我们编写一个简单的着色器程序来绘制一个长方形。首先，创建两个着色器对象：

const vertexShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
const fragmentShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);

然后，编写着色器代码：

顶点着色器：

attribute vec3 a_position;

void main() {
  gl_Position = vec4(a_position, 1.0);
}

片元着色器：

precision mediump float;

void main() {
  gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}

编译并链接着色器：

gl.compileShader(vertexShader);
gl.compileShader(fragmentShader);

const program = gl.createProgram();
gl.attachShader(program, vertexShader);
gl.attachShader(program, fragmentShader);
gl.linkProgram(program);

绘制长方形

要绘制长方形，我们需要创建一个顶点数组对象 (VAO) 和一个顶点缓冲对象 (VBO)：

const vao = gl.createVertexArray();
const vbo = gl.createBuffer();

gl.bindVertexArray(vao);
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vbo);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array([-1, -1, 0, 1, -1, 0, -1, 1, 0, 1, 1, 0]), gl.STATIC_DRAW);
gl.vertexAttribPointer(0, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
gl.enableVertexAttribArray(0);

最后，使用着色器程序绘制长方形：

gl.useProgram(program);
gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, 0, 4);

结论

本教程介绍了如何使用 Element3 入门 WebGL 着色器。我们探讨了 GLSL 的基本概念，并编写了一个着色器程序来绘制一个长方形。在后续文章中，我们将深入探讨更高级的主题，例如纹理、光照和交互性。