WebGL 着色器获取js数据

1,489 阅读3分钟

源码:github.com/buglas/webg…

1-attribute 变量的概念。

回顾一下我们上一篇中点的定位:

gl_Position = vec4(0,0,0,1);

这是一种将数据写死了的硬编码,缺乏可扩展性。

我们要让这个点位可以动态改变,那就得把它变成attribute变量。

attribute 变量是只有顶点着色器才能使用它的。

js 可以通过attribute 变量向顶点着色器传递与顶点相关的数据。

2-js向attribute 变量传参的步骤

  1. 在顶点着色器中声明attribute 变量。
<script id="vertexShader" type="x-shader/x-vertex">
    attribute vec4 a_Position;
    void main(){
        gl_Position = a_Position;
        gl_PointSize = 50.0;
    }
</script>
  1. 在js中获取attribute 变量
const a_Position=gl.getAttribLocation(gl.program,'a_Position');
  1. 修改attribute 变量
gl.vertexAttrib3f(a_Position,0.0,0.5,0.0);

整体代码

<canvas id="canvas"></canvas>
<script id="vertexShader" type="x-shader/x-vertex">
    attribute vec4 a_Position;
    void main(){
        gl_Position = a_Position;
        gl_PointSize = 50.0;
    }
</script>
<script id="fragmentShader" type="x-shader/x-fragment">
    void main() {
        gl_FragColor = vec4(1.0, 1.0, 0.0, 1.0);
    }
</script>
<script type="module">
    import {initShaders} from '../jsm/Utils.js';

    const canvas = document.getElementById('canvas');
    canvas.width=window.innerWidth;
    canvas.height=window.innerHeight;
    const gl = canvas.getContext('webgl');
    const vsSource = document.getElementById('vertexShader').innerText;
    const fsSource = document.getElementById('fragmentShader').innerText;
    initShaders(gl, vsSource, fsSource);
    const a_Position=gl.getAttribLocation(gl.program,'a_Position');
    gl.vertexAttrib3f(a_Position,0.0,0.0,0.0);
    gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
    gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1);
</script>

接下来详细解释一下。

3-js向attribute 变量传参的原理

3-1-着色器中的attribute 变量

attribute vec4 a_Position;
void main(){
    gl_Position = a_Position;
    gl_PointSize = 50.0;
}
  • attribute 是存储限定符,是专门用于向外部导出与点位相关的对象的,这类似于es6模板语法中export 。
  • vec4 是变量类型,vec4是4维矢量对象。
  • a_Position 是变量名,之后在js中会根据这个变量名导入变量。这个变量名是一个指针,指向实际数据的存储位置。也是说,我们如果在着色器外部改变了a_Position所指向的实际数据,那么在着色器中a_Position 所对应的数据也会修改。

接下来,咱们说一下在js 里如何获取attribute 变量。

3-2-在js中获取attribute 变量

我们在js 里不能直接写a_Position 来获取着色器中的变量。

因为着色器和js 是两个不同的语种,着色器无法通过window.a_Position 原理向全局暴露变量。

那我们要在js 里获取着色器暴露的变量,就需要找人来翻译,这个人就是程序对象。

const a_Position=gl.getAttribLocation(gl.program,'a_Position');
  • gl 是webgl 的上下文对象。

  • gl.getAttribLocation() 是获取着色器中attribute 变量的方法。

  • getAttribLocation() 方法的参数中:

    • gl.program 是初始化着色器时,在上下文对象上挂载的程序对象。
    • 'a_Position' 是着色器暴露出的变量名。

这个过程翻译过来就是:gl 上下文对象对program 程序对象说,你去顶点着色器里找一个名叫'a_Position' 的attribute变量。

现在a_Position变量有了,接下来就可以对它赋值了。

3-3-在js中修改attribute 变量

attribute 变量即使在js中获取了,他也是一个只会说GLSL ES语言的人,他不认识js 语言,所以我们不能用js 的语法来修改attribute 变量的值:

a_Position.a=1.0

我们得用特定的方法改变a_Position的值:

gl.vertexAttrib3f(a_Position,0.0,0.5,0.0);
  • gl.vertexAttrib3f() 是改变变量值的方法。

  • gl.vertexAttrib3f() 方法的参数中:

    • a_Position 就是咱们之前获取的着色器变量。
    • 后面的3个参数是顶点的x、y、z位置

a_Position被修改后,我们就可以使用上下文对象绘制最新的点位了。

gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1);

4-扩展

4-1-vertexAttrib3f()的同族函数

gl.vertexAttrib3f(location,v0,v1,v2) 方法是一系列修改着色器中的attribute 变量的方法之一,它还有许多同族方法,如:

gl.vertexAttrib1f(location,v0) 
gl.vertexAttrib2f(location,v0,v1)
gl.vertexAttrib3f(location,v0,v1,v2)
gl.vertexAttrib4f(location,v0,v1,v2,v3)

它们都可以改变attribute 变量的前n 个值。

比如 vertexAttrib1f() 方法自定一个矢量对象的v0值,v1、v2 则默认为0.0,v3默认为1.0,其数值类型为float 浮点型。

4-2-webgl 函数的命名规律

GLSL ES里函数的命名结构是:<基础函数名><参数个数><参数类型>

以vertexAttrib3f(location,v0,v1,v2,v3) 为例:

  • vertexAttrib:基础函数名
  • 3:参数个数,这里的参数个数是要传给变量的参数个数,而不是当前函数的参数个数
  • f:参数类型,f 代表float 浮点类型,除此之外还有i 代表整型,v代表数字……