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致从没看懂过着色器代码的你 : 着色器天书浅引 - 羡辙杂俎
2017.02.24 10:59:30
致从没看懂过着色器代码的你

系列博文:着色器天书浅引

还记得最初学图形学时,被 OpenGL 一堆非常底层的 API 搞得晕头转向。这时候,跑来一个学长(是交大的学长没错),指着红宝书上类似这样的一个图,语重心长地说:“图形学啊,你只要记住这个图就吼啦!”

图片来源:www.adobe.com

当然啦,我当时只是似懂非懂地点了点头。

很多年过去了,后来的研究和现在的工作却总也绕不开这张图。这感觉,就好像你一早就拿到了一本武林至尊秘笈,但是在你掌握看懂它的方法之前,它对你始终而言就是一本天书。

其实不仅仅是前端,图形渲染对于整个软件工程来说,都是一个很特定的研究领域。这就意味着,大部分情况下,你可能并没有那么迫切的需求去学习它。这也是为什么,WebGL 标准推出了那么多年,在前端的各种分享会上,即使介绍,也永远都是 Hello World。

是的,WebGL 不容易,没有扎实的数学和图形学基础,很难深入地理解。所幸,在 Three.js 这类库的帮助下,对于没有图形学基础的前端工程师,想要快速地创建出三维场景,也并非天方夜谭。Three.js 的教程我在《Three.js 入门指南》 中已经做了很浅近的说明,这里不再重复。

关于本系列

这一系列主要针对使用着色器实现不同效果的渲染算法作介绍。

通过这套教程,希望能够把晦涩难懂的数学理论,通过浅显易懂的比喻和实际的例子,帮助大家更快速地掌握着色器编程。虽然就起实现而言,是使用 Three.js 基于 WebGL 的,对其他平台上的着色器编程也有一定参考价值。

就原理而言,在各个平台使用着色器编程的方法大抵类似,只是一些工具类的方法略有不同。

注:这里说的各个平台,主要指 OpenGL 标准的实现方,如不同的操作系统、移动嵌入式平台、Unity、WebGL 等。OpenGL 本质上不是一个“库”,而是一套 API,由各个平台厂商负责根据该标准,对下实现底层硬件机制,对上提供编程接口。

这也意味着,我将不会逐一介绍 OpenGL 着色器编程语言(OpenGL Shading Language,GLSL)的语言特性,不然早在说清算法前,就已经用太过枯燥的细节把读者无聊到怀疑自己的智商了(当然,我知道你们不会怀疑我的表述能力的)。相反,我会通过一个个的着色器实例,在用到一个特性的时候,再对其进行说明。

同时,对我自己而言,这也是一个能够让我系统化、更深入地理解着色器编程的一个途径。希望能够坚持写高质量的教程,欢迎大家多多支持!

着色器能做什么

要回答这个问题,我们先简单了解一下,着色器是什么。

着色器全称着色器程序,是运行在 GPU 中负责渲染算法的一类总称。相对地,我们通常写的代码是执行在 CPU 中的,因此,我们可以自豪地说,我在写 GPU 程序呢!

GLSL(OpenGL Shading Language)是在 OpenGL 对应的着色器语言。相对地,DirectX 对应的着色器语言是 High-Level Shading Language(HLSL)。

好好好,我们不说概念了,知道你已经想关闭网页了……

我们还是来看一些着色器实现的酷炫效果吧!

预告一下,这是 @pissang 大神正在闭关开发中的参数曲面效果,用不了多久,你也可以使用 ECharts 创建这样酷炫的三维图表啦!

事实上,着色器通常是用来做一些渲染效果上的事,比如水面的渲染、马赛克效果、素描风格化渲染等等……

可以说,那些让人觉得母牛不下崽(牛逼坏了……我昨天新学的歇后语,容我用用!)的效果,通常都离不开着色器代码。

这很酷……但我为什么要学着色器编程?

嗯……如果你不想学,那这个教程就不是为你写的。

事实上,这系列的教程对我而言,最重要的目的是让自己对着色器编程更加熟悉,并且更好地为百度前端学院 WebGL 课程做指导。

下期预告

在下一篇教程中,我们将从一个最简单的着色器例子,学习着色器的相关基础知识。准备好了吗?

博文对你有帮助吗?如果有的话,要不要送我一本书呢?:heart_eyes:

系列博文:着色器天书浅引


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