WebGL-工作原理

此文上接WebGL 基礎(chǔ)概念。在繼續(xù)學(xué)習(xí)之前，我們需要探討一下WebGL在GPU上究竟做了什么。 WebGL在GPU上的工作基本上分為兩部分，第一部分是將頂點(diǎn)（或數(shù)據(jù)流）轉(zhuǎn)換到裁剪空間坐標(biāo)，第二部分是基于第一部分的結(jié)果繪制像素點(diǎn)。

　　當(dāng)你調(diào)用：

var primitiveType = gl.TRIANGLES;
var offset = 0;
var count = 9;
gl.drawArrays(primitiveType, offset, count);

這里的9表示“處理9個頂點(diǎn)”，所以將會有9個頂點(diǎn)被轉(zhuǎn)換。

　　左側(cè)是你提供的數(shù)據(jù)。頂點(diǎn)著色器（Vertex Shader）是你寫進(jìn)GLSL 中的一個方法，每個頂點(diǎn)調(diào)用一次，在這個方法中做一些數(shù)學(xué)運(yùn)算后設(shè)置了一個特殊的gl_Position變量，這個變量就是該頂點(diǎn)轉(zhuǎn)換到裁剪空間中的坐標(biāo)值，GPU接收該值并將其保存起來。

　　假設(shè)你正在畫三角形，頂點(diǎn)著色器每完成三次頂點(diǎn)處理，WebGL就會用這三個頂點(diǎn)畫一個三角形。它計算出這三個頂點(diǎn)對應(yīng)的像素后，就會光柵化這個三角形，“光柵化”其實(shí)就是“用像素畫出來” 的花哨叫法。對于每一個像素，它會調(diào)用你的片斷著色器詢問你使用什么顏色。你通過給片斷著色器的一個特殊變量gl_FragColor設(shè)置一個顏色值，實(shí)現(xiàn)自定義像素顏色。

　　使用它們可以做出非常有趣的東西，但如你所見，到目前為止的例子中，處理每個像素時片斷著色器可用信息很少，幸運(yùn)的是我們可以給它傳遞更多信息。想要從頂點(diǎn)著色器傳值到片斷著色器，我們可以定義“可變量（varyings）”。

　　一個簡單的例子，將頂點(diǎn)著色器計算出的裁剪空間坐標(biāo)從頂點(diǎn)著色器傳遞到片斷著色器。

　　我們來畫一個簡單的三角形，從之前的例子繼續(xù)，讓我們把矩形改成三角形。

// 定義一個三角形填充到緩沖里
function setGeometry(gl) {
  gl.bufferData(
      gl.ARRAY_BUFFER,
      new Float32Array([
             0, -100,
           150,  125,
          -175,  100]),
      gl.STATIC_DRAW);
}

我們只需要畫三個頂點(diǎn)：

// 繪制場景
function drawScene() {
  ...
  // 繪制幾何體
  var primitiveType = gl.TRIANGLES;
  var offset = 0;
  var count = 3;
  gl.drawArrays(primitiveType, offset, count);
}

然后在我們的頂點(diǎn)著色器中定義一個varying（可變量）用來給片斷著色器傳值。

varying vec4 v_color;
...
void main() {
  // 將位置和矩陣相乘
  gl_Position = vec4((u_matrix * vec3(a_position, 1)).xy, 0, 1);

  // 從裁減空間轉(zhuǎn)換到顏色空間
  // 裁減空間范圍 -1.0 到 +1.0
  // 顏色空間范圍 0.0 到 1.0
  v_color = gl_Position * 0.5 + 0.5;
}

在片斷著色器中定義同名varying變量:

precision mediump float;

varying vec4 v_color;

void main() {
  gl_FragColor = v_color;
}

WebGL會將同名的可變量從頂點(diǎn)著色器輸入到片斷著色器中。

運(yùn)行下面的代碼：

"use strict";

function main() {
  // Get A WebGL context
  /** @type {HTMLCanvasElement} */
  var canvas = document.getElementById("canvas");
  var gl = canvas.getContext("webgl");
  if (!gl) {
    return;
  }

  // setup GLSL program
  var program = webglUtils.createProgramFromScripts(gl, ["2d-vertex-shader", "2d-fragment-shader"]);

  // look up where the vertex data needs to go.
  var positionAttributeLocation = gl.getAttribLocation(program, "a_position");

  // lookup uniforms
  var matrixLocation = gl.getUniformLocation(program, "u_matrix");

  // Create a buffer.
  var positionBuffer = gl.createBuffer();
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);

  // Set Geometry.
  setGeometry(gl);

  var translation = [200, 150];
  var angleInRadians = 0;
  var scale = [1, 1];

  drawScene();

  // Setup a ui.
  webglLessonsUI.setupSlider("#x", {value: translation[0], slide: updatePosition(0), max: gl.canvas.width });
  webglLessonsUI.setupSlider("#y", {value: translation[1], slide: updatePosition(1), max: gl.canvas.height});
  webglLessonsUI.setupSlider("#angle", {slide: updateAngle, max: 360});
  webglLessonsUI.setupSlider("#scaleX", {value: scale[0], slide: updateScale(0), min: -5, max: 5, step: 0.01, precision: 2});
  webglLessonsUI.setupSlider("#scaleY", {value: scale[1], slide: updateScale(1), min: -5, max: 5, step: 0.01, precision: 2});

  function updatePosition(index) {
    return function(event, ui) {
      translation[index] = ui.value;
      drawScene();
    }
  }

  function updateAngle(event, ui) {
    var angleInDegrees = 360 - ui.value;
    angleInRadians = angleInDegrees * Math.PI / 180;
    drawScene();
  }

  function updateScale(index) {
    return function(event, ui) {
      scale[index] = ui.value;
      drawScene();
    }
  }

  // Draw the scene.
  function drawScene() {
    webglUtils.resizeCanvasToDisplaySize(gl.canvas);

    // Tell WebGL how to convert from clip space to pixels
    gl.viewport(0, 0, gl.canvas.width, gl.canvas.height);

    // Clear the canvas.
    gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);

    // Tell it to use our program (pair of shaders)
    gl.useProgram(program);

    // Turn on the attribute
    gl.enableVertexAttribArray(positionAttributeLocation);

    // Bind the position buffer.
    gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);

    // Tell the attribute how to get data out of positionBuffer (ARRAY_BUFFER)
    var size = 2;          // 2 components per iteration
    var type = gl.FLOAT;   // the data is 32bit floats
    var normalize = false; // don't normalize the data
    var stride = 0;        // 0 = move forward size * sizeof(type) each iteration to get the next position
    var offset = 0;        // start at the beginning of the buffer
    gl.vertexAttribPointer(
        positionAttributeLocation, size, type, normalize, stride, offset)

    // Compute the matrix
    var matrix = m3.projection(gl.canvas.clientWidth, gl.canvas.clientHeight);
    matrix = m3.translate(matrix, translation[0], translation[1]);
    matrix = m3.rotate(matrix, angleInRadians);
    matrix = m3.scale(matrix, scale[0], scale[1]);

    // Set the matrix.
    gl.uniformMatrix3fv(matrixLocation, false, matrix);

    // Draw the geometry.
    var primitiveType = gl.TRIANGLES;
    var offset = 0;
    var count = 3;
    gl.drawArrays(primitiveType, offset, count);
  }
}

// Fill the buffer with the values that define a triangle.
// Note, will put the values in whatever buffer is currently
// bound to the ARRAY_BUFFER bind point
function setGeometry(gl) {
  gl.bufferData(
      gl.ARRAY_BUFFER,
      new Float32Array([
             0, -100,
           150,  125,
          -175,  100]),
      gl.STATIC_DRAW);
}

main();

當(dāng)你移動，縮放，旋轉(zhuǎn)三角形時，發(fā)現(xiàn)顏色隨位置變化，不跟著三角形移動。

回想一下，我們只計算了三個頂點(diǎn)，調(diào)用了三次頂點(diǎn)著色器，所以也只計算出了三個顏色值，但是我們的三角形卻有很多顏色，這就是稱之為可變量的varying的原因啦！

WebGL先獲得頂點(diǎn)著色器中計算的三個顏色值，在光柵化三角形時將會根據(jù)這三個值進(jìn)行插值。每一個像素在調(diào)用片斷著色器時，可變量的值是與之對應(yīng)的插值。

讓我們從上例的三個頂點(diǎn)開始分析

我們的給頂點(diǎn)著色器施加了一個包含平移，旋轉(zhuǎn)和縮放的的矩陣，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換到裁剪空間。默認(rèn)平移，旋轉(zhuǎn)和縮放值為：平移 = 200, 150，旋轉(zhuǎn) = 0，縮放 = 1，所以這里只進(jìn)行了平移。畫布大小（背景緩沖）為 400×300，所以三個頂點(diǎn)在裁剪空間中為以下坐標(biāo)值。

同時將這些值轉(zhuǎn)換到顏色空間中賦給我們定義的可變量v_color。

利用這三個值進(jìn)行插值后傳進(jìn)每個像素運(yùn)行的片斷著色器中。

想要給片斷著色器傳值，我們可以先把值傳遞給頂點(diǎn)著色器然后再傳給片斷著色器。讓我們來畫一個由兩個不同顏色三角形組成的矩形。我們需要給頂點(diǎn)著色器添加一個屬性值，把值通過屬性傳遞給它后它再直接傳遞給片斷著色器。

attribute vec2 a_position;
attribute vec4 a_color;
...
varying vec4 v_color;

void main() {
   ...
  // 直接把屬性值中的數(shù)據(jù)賦給可變量
  v_color = a_color;
}

現(xiàn)在要給WebGL提供要用的顏色。

// 尋找頂點(diǎn)著色器中需要的數(shù)據(jù)
  var positionLocation = gl.getAttribLocation(program, "a_position");
  var colorLocation = gl.getAttribLocation(program, "a_color");
  ...
  // 給顏色數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個緩沖
  var colorBuffer = gl.createBuffer();
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);
  // 設(shè)置顏色
  setColors(gl);
  ...

// 給矩形的兩個三角形
// 設(shè)置顏色值并發(fā)到緩沖
function setColors(gl) {
  // 生成兩個隨機(jī)顏色
  var r1 = Math.random();
  var b1 = Math.random();
  var g1 = Math.random();

  var r2 = Math.random();
  var b2 = Math.random();
  var g2 = Math.random();

  gl.bufferData(
      gl.ARRAY_BUFFER,
      new Float32Array(
        [ r1, b1, g1, 1,
          r1, b1, g1, 1,
          r1, b1, g1, 1,
          r2, b2, g2, 1,
          r2, b2, g2, 1,
          r2, b2, g2, 1]),
      gl.STATIC_DRAW);
}

在渲染的時候設(shè)置顏色屬性:

gl.enableVertexAttribArray(colorLocation);

// 綁定顏色緩沖
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);

// 告訴顏色屬性怎么從 colorBuffer (ARRAY_BUFFER) 中讀取顏色值
var size = 4;          // 每次迭代使用4個單位的數(shù)據(jù)
var type = gl.FLOAT;   // 單位數(shù)據(jù)類型是32位的浮點(diǎn)型
var normalize = false; // 不需要?dú)w一化數(shù)據(jù)
var stride = 0;        // 0 = 移動距離 * 單位距離長度sizeof(type) 
                       // 每次迭代跳多少距離到下一個數(shù)據(jù)
var offset = 0;        // 從綁定緩沖的起始處開始
gl.vertexAttribPointer(
    colorLocation, size, type, normalize, stride, offset)

調(diào)整頂點(diǎn)的數(shù)量為6用來畫兩個三角形:

// 畫幾何體
var primitiveType = gl.TRIANGLES;
var offset = 0;
var count = 6;
gl.drawArrays(primitiveType, offset, count);

運(yùn)行下面的代碼：

"use strict";

function main() {
  // Get A WebGL context
  /** @type {HTMLCanvasElement} */
  var canvas = document.getElementById("canvas");
  var gl = canvas.getContext("webgl");
  if (!gl) {
    return;
  }

  // setup GLSL program
  var program = webglUtils.createProgramFromScripts(gl, ["2d-vertex-shader", "2d-fragment-shader"]);

  // look up where the vertex data needs to go.
  var positionLocation = gl.getAttribLocation(program, "a_position");
  var colorLocation = gl.getAttribLocation(program, "a_color");

  // lookup uniforms
  var matrixLocation = gl.getUniformLocation(program, "u_matrix");

  // Create a buffer for the positons.
  var positionBuffer = gl.createBuffer();
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
  // Set Geometry.
  setGeometry(gl);

  // Create a buffer for the colors.
  var colorBuffer = gl.createBuffer();
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);
  // Set the colors.
  setColors(gl);

  var translation = [200, 150];
  var angleInRadians = 0;
  var scale = [1, 1];

  drawScene();

  // Setup a ui.
  webglLessonsUI.setupSlider("#x", {value: translation[0], slide: updatePosition(0), max: gl.canvas.width });
  webglLessonsUI.setupSlider("#y", {value: translation[1], slide: updatePosition(1), max: gl.canvas.height});
  webglLessonsUI.setupSlider("#angle", {slide: updateAngle, max: 360});
  webglLessonsUI.setupSlider("#scaleX", {value: scale[0], slide: updateScale(0), min: -5, max: 5, step: 0.01, precision: 2});
  webglLessonsUI.setupSlider("#scaleY", {value: scale[1], slide: updateScale(1), min: -5, max: 5, step: 0.01, precision: 2});

  function updatePosition(index) {
    return function(event, ui) {
      translation[index] = ui.value;
      drawScene();
    }
  }

  function updateAngle(event, ui) {
    var angleInDegrees = 360 - ui.value;
    angleInRadians = angleInDegrees * Math.PI / 180;
    drawScene();
  }

  function updateScale(index) {
    return function(event, ui) {
      scale[index] = ui.value;
      drawScene();
    }
  }

  // Draw the scene.
  function drawScene() {
    webglUtils.resizeCanvasToDisplaySize(gl.canvas);

    // Tell WebGL how to convert from clip space to pixels
    gl.viewport(0, 0, gl.canvas.width, gl.canvas.height);

    // Clear the canvas.
    gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);

    // Tell it to use our program (pair of shaders)
    gl.useProgram(program);

    // Turn on the position attribute
    gl.enableVertexAttribArray(positionLocation);

    // Bind the position buffer.
    gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);

    // Tell the position attribute how to get data out of positionBuffer (ARRAY_BUFFER)
    var size = 2;          // 2 components per iteration
    var type = gl.FLOAT;   // the data is 32bit floats
    var normalize = false; // don't normalize the data
    var stride = 0;        // 0 = move forward size * sizeof(type) each iteration to get the next position
    var offset = 0;        // start at the beginning of the buffer
    gl.vertexAttribPointer(
        positionLocation, size, type, normalize, stride, offset)

    // Turn on the color attribute
    gl.enableVertexAttribArray(colorLocation);

    // Bind the color buffer.
    gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);

    // Tell the color attribute how to get data out of colorBuffer (ARRAY_BUFFER)
    var size = 4;          // 4 components per iteration
    var type = gl.FLOAT;   // the data is 32bit floats
    var normalize = false; // don't normalize the data
    var stride = 0;        // 0 = move forward size * sizeof(type) each iteration to get the next position
    var offset = 0;        // start at the beginning of the buffer
    gl.vertexAttribPointer(
        colorLocation, size, type, normalize, stride, offset)

    // Compute the matrix
    var matrix = m3.projection(gl.canvas.clientWidth, gl.canvas.clientHeight);
    matrix = m3.translate(matrix, translation[0], translation[1]);
    matrix = m3.rotate(matrix, angleInRadians);
    matrix = m3.scale(matrix, scale[0], scale[1]);

    // Set the matrix.
    gl.uniformMatrix3fv(matrixLocation, false, matrix);

    // Draw the geometry.
    var primitiveType = gl.TRIANGLES;
    var offset = 0;
    var count = 6;
    gl.drawArrays(primitiveType, offset, count);
  }
}


// Fill the buffer with the values that define a rectangle.
// Note, will put the values in whatever buffer is currently
// bound to the ARRAY_BUFFER bind point
function setGeometry(gl) {
  gl.bufferData(
      gl.ARRAY_BUFFER,
      new Float32Array([
          -150, -100,
           150, -100,
          -150,  100,
           150, -100,
          -150,  100,
           150,  100]),
      gl.STATIC_DRAW);
}

// Fill the buffer with colors for the 2 triangles
// that make the rectangle.
// Note, will put the values in whatever buffer is currently
// bound to the ARRAY_BUFFER bind point
function setColors(gl) {
  // Pick 2 random colors.
  var r1 = Math.random();
  var b1 = Math.random();
  var g1 = Math.random();
  var r2 = Math.random();
  var b2 = Math.random();
  var g2 = Math.random();

  gl.bufferData(
      gl.ARRAY_BUFFER,
      new Float32Array(
        [ r1, b1, g1, 1,
          r1, b1, g1, 1,
          r1, b1, g1, 1,
          r2, b2, g2, 1,
          r2, b2, g2, 1,
          r2, b2, g2, 1]),
      gl.STATIC_DRAW);
}

main();

你可能注意到這兩個三角形是純色的。我們傳遞給每個三角形的頂點(diǎn)的顏色值是相同的，所以我們傳遞的varying會被插值成相同的顏色，如果我們傳遞不同的顏色，就會看到插值的顏色。

// 給矩形的兩個三角形
// 設(shè)置顏色值并發(fā)到緩沖
function setColors(gl) {
  // 給每個頂點(diǎn)定義不同的顏色
  gl.bufferData(
      gl.ARRAY_BUFFER,
      new Float32Array(
        [ Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1,
          Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1,
          Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1,
          Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1,
          Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1,
          Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1]),
      gl.STATIC_DRAW);
}

運(yùn)行下面的代碼：

"use strict";

function main() {
  // Get A WebGL context
  /** @type {HTMLCanvasElement} */
  var canvas = document.getElementById("canvas");
  var gl = canvas.getContext("webgl");
  if (!gl) {
    return;
  }

  // setup GLSL program
  var program = webglUtils.createProgramFromScripts(gl, ["2d-vertex-shader", "2d-fragment-shader"]);

  // look up where the vertex data needs to go.
  var positionLocation = gl.getAttribLocation(program, "a_position");
  var colorLocation = gl.getAttribLocation(program, "a_color");

  // lookup uniforms
  var matrixLocation = gl.getUniformLocation(program, "u_matrix");

  // Create a buffer for the positons.
  var positionBuffer = gl.createBuffer();
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
  // Set Geometry.
  setGeometry(gl);

  // Create a buffer for the colors.
  var colorBuffer = gl.createBuffer();
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);
  // Set the colors.
  setColors(gl);

  var translation = [200, 150];
  var angleInRadians = 0;
  var scale = [1, 1];

  drawScene();

  // Setup a ui.
  webglLessonsUI.setupSlider("#x", {value: translation[0], slide: updatePosition(0), max: gl.canvas.width });
  webglLessonsUI.setupSlider("#y", {value: translation[1], slide: updatePosition(1), max: gl.canvas.height});
  webglLessonsUI.setupSlider("#angle", {slide: updateAngle, max: 360});
  webglLessonsUI.setupSlider("#scaleX", {value: scale[0], slide: updateScale(0), min: -5, max: 5, step: 0.01, precision: 2});
  webglLessonsUI.setupSlider("#scaleY", {value: scale[1], slide: updateScale(1), min: -5, max: 5, step: 0.01, precision: 2});

  function updatePosition(index) {
    return function(event, ui) {
      translation[index] = ui.value;
      drawScene();
    }
  }

  function updateAngle(event, ui) {
    var angleInDegrees = 360 - ui.value;
    angleInRadians = angleInDegrees * Math.PI / 180;
    drawScene();
  }

  function updateScale(index) {
    return function(event, ui) {
      scale[index] = ui.value;
      drawScene();
    }
  }

  // Draw the scene.
  function drawScene() {
    webglUtils.resizeCanvasToDisplaySize(gl.canvas);

    // Tell WebGL how to convert from clip space to pixels
    gl.viewport(0, 0, gl.canvas.width, gl.canvas.height);

    // Clear the canvas.
    gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);

    // Tell it to use our program (pair of shaders)
    gl.useProgram(program);

    // Turn on the position attribute
    gl.enableVertexAttribArray(positionLocation);

    // Bind the position buffer.
    gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);

    // Tell the position attribute how to get data out of positionBuffer (ARRAY_BUFFER)
    var size = 2;          // 2 components per iteration
    var type = gl.FLOAT;   // the data is 32bit floats
    var normalize = false; // don't normalize the data
    var stride = 0;        // 0 = move forward size * sizeof(type) each iteration to get the next position
    var offset = 0;        // start at the beginning of the buffer
    gl.vertexAttribPointer(
        positionLocation, size, type, normalize, stride, offset)

    // Turn on the color attribute
    gl.enableVertexAttribArray(colorLocation);

    // Bind the color buffer.
    gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);

    // Tell the color attribute how to get data out of colorBuffer (ARRAY_BUFFER)
    var size = 4;          // 4 components per iteration
    var type = gl.FLOAT;   // the data is 32bit floats
    var normalize = false; // don't normalize the data
    var stride = 0;        // 0 = move forward size * sizeof(type) each iteration to get the next position
    var offset = 0;        // start at the beginning of the buffer
    gl.vertexAttribPointer(
        colorLocation, size, type, normalize, stride, offset)

    // Compute the matrix
    var matrix = m3.projection(gl.canvas.clientWidth, gl.canvas.clientHeight);
    matrix = m3.translate(matrix, translation[0], translation[1]);
    matrix = m3.rotate(matrix, angleInRadians);
    matrix = m3.scale(matrix, scale[0], scale[1]);

    // Set the matrix.
    gl.uniformMatrix3fv(matrixLocation, false, matrix);

    // Draw the geometry.
    var primitiveType = gl.TRIANGLES;
    var offset = 0;
    var count = 6;
    gl.drawArrays(primitiveType, offset, count);
  }
}


// Fill the buffer with the values that define a rectangle.
// Note, will put the values in whatever buffer is currently
// bound to the ARRAY_BUFFER bind point
function setGeometry(gl) {
  gl.bufferData(
      gl.ARRAY_BUFFER,
      new Float32Array([
          -150, -100,
           150, -100,
          -150,  100,
           150, -100,
          -150,  100,
           150,  100]),
      gl.STATIC_DRAW);
}

// Fill the buffer with colors for the 2 triangles
// that make the rectangle.
// Note, will put the values in whatever buffer is currently
// bound to the ARRAY_BUFFER bind point
function setColors(gl) {
  // Make every vertex a different color.
  gl.bufferData(
      gl.ARRAY_BUFFER,
      new Float32Array(
        [ Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1,
          Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1,
          Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1,
          Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1,
          Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1,
          Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1]),
      gl.STATIC_DRAW);
}

main();

可能不值一提的是上例還演示了使用多個屬性并且通過頂點(diǎn)著色器向片斷著色器傳值。如果你看了處理圖片的例子，那里面還用了另外一個屬性傳遞紋理坐標(biāo)。

關(guān)于buffer和attribute的代碼

緩沖操作是在GPU上獲取頂點(diǎn)和其他頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的一種方式。 gl.createBuffer創(chuàng)建一個緩沖；gl.bindBuffer是設(shè)置緩沖為當(dāng)前使用緩沖； gl.bufferData將數(shù)據(jù)拷貝到緩沖，這個操作一般在初始化完成。

一旦數(shù)據(jù)存到緩沖中，還需要告訴WebGL怎么從緩沖中提取數(shù)據(jù)傳給頂點(diǎn)著色器的屬性。

要做這些，首先需要獲取WebGL給屬性分配的地址，如下方代碼所示:

// 詢問頂點(diǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)該放在哪里
var positionLocation = gl.getAttribLocation(program, "a_position");
var colorLocation = gl.getAttribLocation(program, "a_color");

這一步一般也是在初始化部分完成。

一旦知道了屬性的地址，在繪制前還需要發(fā)出三個命令。

gl.enableVertexAttribArray(location);

這個命令是告訴WebGL我們想從緩沖中提供數(shù)據(jù)。

gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, someBuffer);

這個命令是將緩沖綁定到 ARRAY_BUFFER 綁定點(diǎn)，它是WebGL內(nèi)部的一個全局變量。

gl.vertexAttribPointer(
    location,
    numComponents,
    typeOfData,
    normalizeFlag,
    strideToNextPieceOfData,
    offsetIntoBuffer);

這個命令告訴WebGL從 ARRAY_BUFFER 綁定點(diǎn)當(dāng)前綁定的緩沖獲取數(shù)據(jù)。每個頂點(diǎn)有幾個單位的數(shù)據(jù)(1 – 4)，單位數(shù)據(jù)類型是什么(BYTE, FLOAT, INT, UNSIGNED_SHORT, 等等…)， stride 是從一個數(shù)據(jù)到下一個數(shù)據(jù)要跳過多少位，最后是數(shù)據(jù)在緩沖的什么位置。

單位個數(shù)永遠(yuǎn)是 1 到 4 之間。

如果每個類型的數(shù)據(jù)都用一個緩沖存儲，stride 和 offset 都是 0 。對 stride 來說 0 表示 “用符合單位類型和單位個數(shù)的大小”。對 offset 來說 0 表示從緩沖起始位置開始讀取。它們使用 0 以外的值時會復(fù)雜得多，雖然這樣會取得一些性能能上的優(yōu)勢，但是一般情況下并不值得，除非你想充分壓榨WebGL的性能。

希望這些關(guān)于緩沖和屬性的內(nèi)容對你來說講的足夠清楚。

vertexAttribPointer 中的 normalizeFlag 參數(shù)是什么意思？

標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)記（normalizeFlag）適用于所有非浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)。如果傳遞false就解讀原數(shù)據(jù)類型。 BYTE 類型的范圍是從 -128 到 127，UNSIGNED_BYTE 類型的范圍是從 0 到 255， SHORT 類型的范圍是從 -32768 到 32767，等等…

如果標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)記設(shè)為true，BYTE 數(shù)據(jù)的值(-128 to 127)將會轉(zhuǎn)換到 -1.0 到 +1.0 之間， UNSIGNED_BYTE (0 to 255) 變?yōu)?0.0 到 +1.0 之間，SHORT 也是轉(zhuǎn)換到 -1.0 到 +1.0 之間，但比 BYTE 精確度高。

最常用的是標(biāo)準(zhǔn)化顏色數(shù)據(jù)。大多數(shù)情況顏色值范圍為 0.0 到 +1.0。使用4個浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)存儲紅，綠，藍(lán)和阿爾法通道數(shù)據(jù)時，每個頂點(diǎn)的顏色將會占用16字節(jié)空間，如果你有復(fù)雜的幾何體將會占用很多內(nèi)存。代替的做法是將顏色數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為四個 UNSIGNED_BYTE ，其中 0 表示 0.0，255 表示 1.0。現(xiàn)在每個頂點(diǎn)只需要四個字節(jié)存儲顏色值，省了 75% 空間。

我們來修改之前代碼實(shí)現(xiàn)。當(dāng)我們告訴WebGL如何獲取顏色數(shù)據(jù)時將這樣

 // 告訴顏色屬性如何從colorBuffer中提取數(shù)據(jù) (ARRAY_BUFFER)
  var size = 4;                 // 每次迭代使用四個單位數(shù)據(jù)
  var type = gl.UNSIGNED_BYTE;  // 數(shù)據(jù)類型是8位的 UNSIGNED_BYTE 類型。
  var normalize = true;         // 標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)
  var stride = 0;               // 0 = 移動距離 * 單位距離長度sizeof(type) 
                                // 每次迭代跳多少距離到下一個數(shù)據(jù)
  var offset = 0;               // 從緩沖的起始處開始
  gl.vertexAttribPointer(
      colorLocation, size, type, normalize, stride, offset)

如下向緩沖添加數(shù)據(jù):

// 給矩形的兩個三角形
// 設(shè)置顏色值并發(fā)到緩沖
function setColors(gl) {
  // 設(shè)置兩個隨機(jī)顏色
  var r1 = Math.random() * 256; // 0 到 255.99999 之間
  var b1 = Math.random() * 256; // 這些數(shù)據(jù)
  var g1 = Math.random() * 256; // 在存入緩沖時
  var r2 = Math.random() * 256; // 將被截取成
  var b2 = Math.random() * 256; // Uint8Array 類型
  var g2 = Math.random() * 256;

  gl.bufferData(
      gl.ARRAY_BUFFER,
      new Uint8Array(   // Uint8Array
        [ r1, b1, g1, 255,
          r1, b1, g1, 255,
          r1, b1, g1, 255,
          r2, b2, g2, 255,
          r2, b2, g2, 255,
          r2, b2, g2, 255]),
      gl.STATIC_DRAW);
}

運(yùn)行結(jié)果：

posted on 2020-08-01 16:59 www.blender-3d.cn 閱讀(589) 評論(0) 收藏舉報

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關(guān)于buffer和attribute的代碼

vertexAttribPointer 中的 normalizeFlag 參數(shù)是什么意思？

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