关于WEBGL的那点破事

序章？

想来学习WEBGL也一年有余了，多多少少有些心得也有些感想，然后又突然想开始写写博客，那我人生的第一篇博客就来谈谈这些心得与感想吧。

一开始接触WEBGL的缘由那是相当简单，仅仅是因为需要。那是大二的时候，学校突然跟我们说，这里有一堆项目，你们如果想参加的话就赶快报名。当时一群人就那么当看见项目里面有黄金似的报名去了，我当时看这情况，虽然不是很明白到底怎么回事，但总觉得很厉害的样子，于是也跟风报名去了。然后？然后项目就升级了到现在都没结题，平时还没什么事做。。

总而言之，我就这么接触WEBGL了。

之后就是学习过程了，这个我就不说了，说多了会得出我很懒的结论，这样不太好所以还是不说了。

WEBGL实在是个相当底层的东西，接口说起来其实不多，常用的也就那几个，然后这个特点直接导致了如果没有图形学基础的话，原生WEBGL学起来是在是有够复杂的。什么你说你直接three.js 搞起？好吧请当我什么都没说。。

我才不会跟人说当时我学WEBGL的时候从原生的跳到three.js，然后因为许多东西搞不懂就又从three.js跳回原生的WEBGL呢。。

为什么学WEBGL？

WEBGL接口很低级，相关资料偏少，学习起来有一定的难度，一出问题调试起来，我就呵呵了；

WEBGL性能上毫无疑问输给了OPENGL；

WEBGL似乎没有关于灯光的效果的接口函数，具体效果需要编写着色器程序来实现；

WEBGL甚至没有相机的概念，要用的时候还得自己定义；

WEBGL没有相机的概念就算了，它竟然连三维物体的转换函数都没有，还得利用第三方库去进行各种矩阵运算，对没错，就是这样，连矩阵堆栈都要自己定义是怎样！

那为什么我还要学WEBGL啊？

项目需要啊！（滚！）

其实是这样的：

WEBGL虽然性能上比不上OPENGL，但仍然拥有相当高的性能；

WEBGL通过对着色器的编程，甚至可以掌控所有显示到屏幕上的像素的颜色；

WEBGL程序调试时可以极度挑战你的耐心（—_—#！）；

回到正题。。最重要的一点是，WEBGL可以在支持它的浏览器上，实现不需要插件就能运行的三维程序；

就冲最后一点，WEBGL学了也不会吃亏啊。

学习资料有那些？

为了方便想学习WEBGL的看官，就介绍一下我用过的一些资料及教材。

目前网上有一个似乎叫做HiWebGL的系列，有中译版本的，不过没有图形学基础的同学我不太推荐，因为我当时就是没图形学基础就去看的，结果看完之后我的状况就是：虽然不知道是怎么回事，但总感觉很厉害的样子。

现在O'Reilly也出有一本名为《WEBGL》的动物书，封面是个奇怪的不明物种，现在似乎还没有中译版（更正，最近中译版出来了）。很坑的是，虽然它封面写的是WEBGL，但实际上介绍的却是Three.js框架，而且除了Three.js框架外，里面介绍的例子还使用了大量的第三方工具库，让读者几乎没有可能接触到WEBGL的原生接口，以及一些不懂是在不太好的图形学原理。看完了原生WebGL想去了解Three.js框架的同学，我感觉可以入手这本书。

最后就是我有老老实实看完的一本书了，真的有看完哦不骗你。。书名是《WebGL Beginner's Guide》书中除了一些运算用的工具库之外，几乎没有用到别的什么奇怪的东西。书中有很详细的介绍一个原生WEBGL应用的结构，几乎从零开始介绍WEBGL原生接口的使用方法以及使用原因。着色器编程也花了不少的篇幅介绍。最重要的是，开头就介绍了WEBGL的渲染管线，而且几乎每一章都有适当地介绍相关的图形学知识。这对没有图形学基础的初学者是相当的合适啊～！好吧至少对我来说的确是相当的合适。。。这书依然没有中译版哦～，似乎。

要做什么才画得出来一个球？

那么最简单的一个WEBGL程序需要做什么呢？

初始化画板什么的，就略过吧。

首先要编写着色器程序，并编译链接。着色器程序包含两个部分，一个是顶点着色器，一个是片元着色器。最简单的着色器程序用顶点着色器计算三维物体顶点的位置在哪，同时用片元着色器设定每个片元的颜色。

然后要初始化三维物体的Buffers，具体说来就是用WEBGL提供的接口新建一些Buffer，并向其打入数据。

再然后就是初始化灯光（A：喂你不是说没有灯光接口嘛！ 我：闭嘴！）。初始化灯光干的事情其实是利用WEBGL提供的接口设置着色器程序中某些常量型数据的值，具体说来就是名为uniform的变量。严格的说，这个步骤干的并不仅仅是初始化灯光这件事

接下来做的就是设置视口，清除缓冲区，设置投影锥，进行矩阵运算并把矩阵数据打入到着色器程序中。当有多个着色器程序是，当然要先切换着色器。

上面的都干完了之后，就进入绘制阶段了，这个阶段做的事情其实不多，也就把前面所定义的缓冲区的引用传递给着色器，并使用索引缓冲区进行网格片面的绘制就完了。

如果上面的步骤一切正常的话，希望绘制的场景就会显示在浏览器的canvas画板上了。

（喂！怎么没看见设置相机？）

（就说没有相机对象了，给我闭嘴！）

为什么我的程序就是不正常？

初学WEBGL的时候很是容易碰到各种各样的问题，一个不小心写的程序出来的效果就诡异的跟什么一样，我在学习过程中碰到过的状况也不少了，就果断分享被折磨后得到的经验吧！

状况1： 场景只有背景色，其他什么都没有

解决方案：

先看看JS代码是否有错（这真不是废话）；

看看三维物体的缓冲区打入数据时是否发生错误，API参数是否设置正确，打入数据前是否有绑定；

看看绘制阶段的缓冲区引用传递操作是不是有问题，相应API函数的第二个参数最有嫌疑，还应该看看绑定操作有没有做，做的对不对；

仔细检查下着色器程序是不是有奇怪的地方，或者是有没有切换到正确的着色器程序；

检查下相机是不是位置设置在了物体的内部，或者是指向了错误的方向。

（喂你不刚说了没相机么？）

（就说了是自己定义的，再不闭嘴砍你喔）

状况2：我明明贴了材质，为什么那东西还是黑的？

解决方案：

总之先刷新一下（ 就说我不会随便说废话的了）；

检查所使用的材质是否合法，WEBGL只支持长宽都为2的n次方的材质；

检查材质坐标是不是正确的传递到了着色器程序中；

检查着色器程序的相关代码有没有问题；

检查绘制之前是否绑定了材质；

最后就是看看你是不是把材质贴到物体内侧了。

状况3：我明明用了很多个材质，为什么最后画出来的东西用的都是同一个材质？

解决方案：

这肯定是绘制新的物体时没有用gl.bindTexture()函数绑定相应的材质了。

状况4：我明明设置了透明效果，为什么被挡住的部分还是消失了？

解决方案：

没有完美的解决方案。这个并不是程序的错误导致的，而是WEBGL所使用的机制导致的。想知道具体原理可以参考http://stackoverflow.com/questions/8763603/transparent-textures-behaviour-in-webgl ；具体解决方案的话，可以参考以下：

首先绘制不透明的物体（在相当多的情况中可以解决问题）

余下的透明物体，距离相机最远的最先绘制

以上。什么你问我相交的物体怎么办？我怎么知道啊～我也只是个菜鸟啊～

状况5：我的场景明明正确显示了，为什么还会有一堆Index outof Range的提示？

解决方案：

这种情况问题多半出在着色器程序上，着色器程序编译链接的时候，似乎会为了效率起见，剔除掉对最终结果没有任何贡献的变量。如果你是懒人，那么这种情况放着不管就好了。如果是在受不了那堆提示，那就好好检查下着色器程序，手动剔除掉没用的代码，再适当的修改WEBGL代码就好。

总之到现在为止遇到的状况也就上面这几种了，以后还有遇到奇怪情况的话，解决后会来更新这一部分的。

----于2013／06／17----

状况6：材质坐标什么的我调来又调去的，怎么材质就是贴的乱七八糟的，就是不出现需要的效果？

可能的解决方案：

检查下你的材质坐标是跟哪个坐标一一对应生成的，如果是跟索引数组意义对应生成的话，那试试改成与定点坐标意义对应看看，很可能就bingo了.

居然有调试器？

最后再介绍个调试器，名叫WebGL Inspector，是Chrome下的一个插件，这东西可是调试WEBGL程序的神器哦～谁用谁知道。。

最后～

大概也没什么想说的了。熬夜不好就先睡了。