threejs中的着色器入门一

什么是着色器？

固定渲染管线： ——标准的几何&光照(T&L)管线，功能是固定的，它控制着世界、视、投影变换及固定光照控制和纹理混合。T&L管线可以被渲染状态控制，矩阵，光照和采制参数。如果有了固定渲染管线，编写程序就比较容易了，因为所有的变换都是由固定渲染管线来完成的，但是缺点就是自由度低。固定渲染管线只能完成一些最基本的操作，如果想要做一些特殊的处理，就比较麻烦了。

可编辑渲染管线：——WebGL中不存在固定渲染管线，坐标变换必须全部由自己来做，这个记述了坐标变换的机制就叫做着色器(Shader)，这样可以由程序员控制的机制叫做可编辑渲染管线。而着色器又有 处理几何图形顶点的顶点着色器和处理像素的片段着色器两种类型。由于WebGL中没有固定管线，所以必须准备好顶点着色器和片段着色器。

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着色器的处理方法

准备顶点着色器和片元着色器：
着色器的添加有多种方法，着色器是由程序员编写的，而且着色器的代码就是简单的字符串。所以，不管用什么方法，只要把这个着色器字符串传给程序就可以了。

最简单的方法，就是把着色器记录在HTML中。该方法利用HTML的script标签来做的，下面是一个简单的例子，写在HTML中：

canvas也一样，为了在javascript中可以调用，给script标签加上了id属性。另外，type属性是和javascript不同的，不要误认为是javascript代码。

指定type属性的理由
type属性指定了［x-shader/x-vertex］和［x-shader/x-fragment］，这并不是HTML中定义的正式写法。但是一般的浏览器如果遇到不识别的标签的话会无视掉的，浏览器不会认为这是javascript代码的，只会把它当成无意义的字符串，而程序中则可以使用标签里面的内容。
通俗讲，其实就是在script标签中，定义了属性type=“x-shader/x-fragment”，浏览器就不会认为这是一个单独的新的script标签（js文件），而是一段用script首尾标签包含起来的普通字符串文本，在程序代码中可以通过id属性来访问到script里的这段文本，可以优化代码结构。

另外可以直接在javascript内部定义字符串，这样的话，着色器就被定义在了javascript文件中，HTML的代码就变的简单多了，但并不是说，这种做法比前一种做法好。

着色器的三个变量与运行方式：

1. Uniforms是所有顶点都具有相同的值的变量。 比如灯光，雾，和阴影贴图就是被储存在uniforms中的数据。uniforms可以通过顶点着色器和片元着色器来访问。
2. Attributes是 与每个顶点关联的变量。例如，顶点位置，法线和顶点颜色都是存储在attributes中的数据。attributes 只可以在顶点着色器中访问。
3. Varyings是从顶点着色器传递到片元着色器的变量。对于每一个片元，每一个varying的值将是相邻顶点值的平滑插值。

顶点着色器首先运行; 它接收attributes， 计算/操纵每个单独顶点的位置，并将其他数据（varyings）传递给片元着色器。片元（或像素）着色器后运行; 它设置渲染到屏幕的每个单独的“片元”（像素）的颜色。

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着色器材质

threejs所谓的材质对象Material本质上就是着色器代码和需要传递的uniform数据(光源、颜色、矩阵…)。
很多时候如果想写一些特效，往往需要编写着色器代码GLSL，如果不熟悉着色器语言，自然需要学习着色器语言语法，如果有着色器语言基础，直接使用Threejs引擎的ShaderMaterial或RawShaderMaterial API编写就可以。相比较在原生WebGL代码中编写着色器要方便的多，在threejs中想着色器传递数据不需要像WebGL中要使用WebGL API来传递，threejs会自动处理。

RawShaderMaterial
和原生WebGL中一样，顶点着色器、片元着色器代码基本没有任何区别，
不过顶点数据和uniform数据可以通过threejs的API快速传递，要比使用WebGL原生的API与着色器变量绑定要方便得多。

ShaderMaterial
ShaderMaterial比RawShaderMaterial更方便些，着色器中的很多变量不用声明，threejs系统会自动帮你设置，比如顶点坐标变量、投影矩阵、视图矩阵…

构造函数(Constructor)
ShaderMaterial( parameters : Object )
parameters - (可选)用于定义材质外观的对象，具有一个或多个属性。 材质的任何属性都可以从此处传入(包括从Material继承的任何属性)。

常用属性：
attributes：Object
接受如下形式的对象，{ “attribute1”: { value: []} } 指定要传递给顶点着色器代码的attributes；键为attribute修饰变量的名称，值也是对象格式，如{ value: [] }，value是固定名称，因为attribute相对于所有顶点，所以应该回传一个数组格式。在threejs中，只有bufferGeometry类型的能使用该属性。
.uniforms : Object
如下形式的对象：
{ “uniform1”: { value: 1.0 }, “uniform2”: { value: 2.0 } } 指定要传递给shader代码的uniforms；键为uniform的名称，值(value)是如下形式：
{ value: 1.0 } 这里 value 是uniform的值。名称必须匹配着色器代码中 uniform 的name，和GLSL代码中的定义一样。 注意，uniforms逐帧被刷新，所以更新uniform值将立即更新GLSL代码中的相应值。

.fragmentShader : String
片元着色器的GLSL代码。这是shader程序的实际代码。在上面的例子中， vertexShader 和 fragmentShader 代码是从DOM（HTML文档）中获取的； 它也可以作为一个字符串直接传递或者通过AJAX加载。

.vertexShader : String
顶点着色器的GLSL代码。这是shader程序的实际代码。 在上面的例子中，vertexShader 和 fragmentShader 代码是从DOM（HTML文档）中获取的； 它也可以作为一个字符串直接传递或者通过AJAX加载。

示例用法：

var material = new THREE.ShaderMaterial( {
	attributes: {
		vertexVal: { value: 1.0 }
	},
	uniforms: {
		time: { value: 1.0 },
		resolution: { value: new THREE.Vector2() }
	},
	vertexShader: document.getElementById( 'vertexShader' ).textContent.trim(),
	fragmentShader: document.getElementById( 'fragmentShader' ).textContent.trim()
} );