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[WebGL入门]十一，着色器编译器和连接器 重复重复的东西 HTML和canvas的处理 顶点着色器的处理 片段着色器的处理 编译代码，生成着色器 程序对象的生成和连接 总结

分类: IT文章 • 2023-11-08 17:44:47

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。


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 >
attribute vec3 position;
uniform   mat4 mvpMatrix;

void main(void){
    gl_Position = mvpMatrix * vec4(position, 1.0);
}
        </script>
        
        <script >
void main(void){
    gl_FragColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
}
        </script>
    </head>
    <body>
        <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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