初级入门 --- web GL绘制点

“ 万丈高楼平地起。”

01基础知识

一、相关术语

• 图元 ：WebGL 能够绘制的基本图形元素，包含三种：点、线段、三角形。
• 片元：可以理解为像素，像素着色阶段是在片元着色器中。
• 裁剪坐标系：裁剪坐标系是顶点着色器中的 gl_Position 内置变量接收到的坐标所在的坐标系。
• 设备坐标系：又名 NDC 坐标系，是裁剪坐标系各个分量对 w 分量相除得到的坐标系，特点是 x、y、z 坐标分量的取值范围都在 【-1，1】之间，可以将它理解为边长为 2 的正方体，坐标系原点在正方体中心。

二、GLSL

• gl_Position：内置变量，用来设置顶点的裁剪坐标系坐标，包含 X, Y, Z，W 四个坐标分量。顶点着色器接收到这个坐标之后，对它进行透视除法，即将各个分量同时除以 W，转换成 NDC 坐标，NDC 坐标每个分量的取值范围都在【-1, 1】之间，GPU 获取这个属性值作为顶点的最终位置进行绘制。
• gl_PointSize：内置变量，用来设置顶点大小。只有在绘制图元是点的时候才会生效。
• gl_FragColor：片元（像素）颜色，包含 R, G, B, A 四个颜色分量，且每个分量的取值范围在【0,1】之间，GPU 获取这个值作为像素的最终颜色进行着色。
• gl_FragColor：内置变量，用来设置像素颜色。
• attribue 变量：只能在顶点着色器中定义。
• uniform 变量：既可以在顶点着色器中定义，也可以在片元着色器中定义。
• 最后一种变量类型 varing 变量：它用来从顶点着色器中往片元着色器传递数据。使用它我们可以在顶点着色器中声明一个变量并对其赋值，经过插值处理后，在片元着色器中取出插值后的值来使用。
• vec4：4 维向量，包含四个浮点元素的容器类型，vec 是 vector（向量）的单词简写，vec4 代表包含 4 个浮点数的向量。此外，还有 vec2、vec3 等类型，代表包含2个或者3个浮点数的容器。
• precision：精度设置限定符，使用此限定符设置完精度后，之后所有该数据类型都将沿用该精度，除非单独设置。
• 运算符：向量的对应位置进行运算，得到一个新的向量。

• vec * 浮点数：vec2(x, y) * 2.0 = vec(x * 2.0, y * 2.0)。
• vec2 * vec2：vec2(x1, y1) * vec2(x2, y2) = vec2(x1 * x2, y1 * y2)。
• 加减乘除规则基本一致。但是要注意一点，如果参与运算的是两个 vec 向量，那么这两个 vec 的维数必须相同。

GLSL 中 gl_Position 所接收的坐标所在坐标系是裁剪坐标系 ，不同于我们的浏览器窗口坐标系。所以当我们赋予 gl_Position 位置信息的时候，需要对其进行转换才能正确显示。

三、JAVASCRIPT程序如何向连接着色器程序

• createShader：创建着色器对象
• shaderSource：提供着色器源码
• compileShader：编译着色器对象
• createProgram：创建着色器程序
• attachShader：绑定着色器对象
• linkProgram：链接着色器程序
• useProgram：启用着色器程序

四、JAVASCRIPT如何往着色器中传递数据

• getAttribLocation：找到着色器中的 attribute 变量地址。
• getUniformLocation：找到着色器中的 uniform 变量地址。
• vertexAttrib2f：给 attribute 变量传递两个浮点数。
• uniform4f：给uniform变量传递四个浮点数。

五、WebGL 绘制函数

• drawArrays: 用指定的图元进行绘制。

gl.drawArrays 是执行绘制的 API，上面示例中的第一个参数 gl.POINTS 代表我们要绘制的是点图元，第二个参数代表要绘制的顶点的起始位置，第三个参数代表顶点绘制个数。

六、WebGL 图元

• gl.POINTS: 将绘制图元类型设置成点图元。

02代码

vec2 position = (a_Position / a_Screen_Size) * 2.0 - 1.0

上面这句代码用来将浏览器窗口坐标转换成裁剪坐标，之后通过透视除法，除以 w 值（此处为 1 ）转变成设备坐标（NDC坐标系）。这个算法首先将(x,y) 转化到【0, 1】区间，再将 【0, 1】之间的值乘以 2 转化到 【0, 2】区间，之后再减去 1 ，转化到 【-1, 1】之间的值，即 NDC 坐标。