ShaderMaterial.html 14 KB

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386
  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html lang="zh">
  3. <head>
  4. <meta charset="utf-8" />
  5. <base href="../../../" />
  6. <script src="page.js"></script>
  7. <link type="text/css" rel="stylesheet" href="page.css" />
  8. </head>
  9. <body>
  10. [page:Material] &rarr;
  11. <h1>着色器材质([name])</h1>
  12. <p class="desc"> 使用自定义shader渲染的材质。
  13. shader是一个用[link:https://www.khronos.org/files/opengles_shading_language.pdf GLSL]编写的小程序 ,在GPU上运行。
  14. 您可能需要使用自定义shader,如果你要:
  15. <ul>
  16. <li>要实现内置 [page:Material materials] 之外的效果。</li>
  17. <li>将许多对象组合成单个[page:BufferGeometry]以提高性能。</li>
  18. </ul>
  19. 使用*ShaderMaterial*时需要注意以下注意事项:
  20. <ul>
  21. <li>*ShaderMaterial* 只有使用 [page:WebGLRenderer] 才可以绘制正常,
  22. 因为 [link:https://en.wikipedia.org/wiki/Shader#Vertex_shaders vertexShader]
  23. 和 [link:https://en.wikipedia.org/wiki/Shader#Pixel_shaders fragmentShader]
  24. 属性中GLSL代码必须使用WebGL来编译并运行在GPU中。
  25. </li>
  26. <li> 从 THREE r72开始,不再支持在ShaderMaterial中直接分配属性。
  27. 必须使用 [page:BufferGeometry]实例,使用[page:BufferAttribute]实例来定义自定义属性。
  28. </li>
  29. <li> 从 THREE r77开始,[page:WebGLRenderTarget] 或 [page:WebGLCubeRenderTarget] 实例不再被用作uniforms。
  30. 必须使用它们的[page:Texture texture] 属性。
  31. </li>
  32. <li> 内置attributes和uniforms与代码一起传递到shaders。
  33. 如果您不希望[page:WebGLProgram]向shader代码添加任何内容,则可以使用[page:RawShaderMaterial]而不是此类。
  34. </li>
  35. <li> 您可以使用指令#pragma unroll_loop_start,#pragma unroll_loop_end 以便通过shader预处理器在GLSL中展开for循环。
  36. 该指令必须放在循环的正上方。循环格式必须与定义的标准相对应。
  37. <ul>
  38. <li> 循环必须标准化[link:https://en.wikipedia.org/wiki/Normalized_loop normalized]。
  39. </li>
  40. <li>
  41. 循环变量必须是*i*。
  42. </li>
  43. <li>
  44. The value *UNROLLED_LOOP_INDEX* will be replaced with the explicity value of *i* for the given iteration and can be used in preprocessor statements.
  45. </li>
  46. </ul>
  47. <code>
  48. #pragma unroll_loop_start
  49. for ( int i = 0; i < 10; i ++ ) {
  50. // ...
  51. }
  52. #pragma unroll_loop_end
  53. </code>
  54. </li>
  55. </ul>
  56. </p>
  57. <h2>代码示例</h2>
  58. <code>
  59. const material = new THREE.ShaderMaterial( {
  60. uniforms: {
  61. time: { value: 1.0 },
  62. resolution: { value: new THREE.Vector2() }
  63. },
  64. vertexShader: document.getElementById( 'vertexShader' ).textContent,
  65. fragmentShader: document.getElementById( 'fragmentShader' ).textContent
  66. } );
  67. </code>
  68. <h2>例子</h2>
  69. <p>
  70. [example:webgl_buffergeometry_custom_attributes_particles webgl / buffergeometry / custom / attributes / particles]<br />
  71. [example:webgl_buffergeometry_selective_draw webgl / buffergeometry / selective / draw]<br />
  72. [example:webgl_custom_attributes webgl / custom / attributes]<br />
  73. [example:webgl_custom_attributes_lines webgl / custom / attributes / lines]<br />
  74. [example:webgl_custom_attributes_points webgl / custom / attributes / points]<br />
  75. [example:webgl_custom_attributes_points2 webgl / custom / attributes / points2]<br />
  76. [example:webgl_custom_attributes_points3 webgl / custom / attributes / points3]<br />
  77. [example:webgl_depth_texture webgl / depth / texture]<br />
  78. [example:webgl_gpgpu_birds webgl / gpgpu / birds]<br />
  79. [example:webgl_gpgpu_protoplanet webgl / gpgpu / protoplanet]<br />
  80. [example:webgl_gpgpu_water webgl / gpgpu / water]<br />
  81. [example:webgl_interactive_points webgl / interactive / points]<br />
  82. [example:webgl_video_kinect webgl / video / kinect]<br />
  83. [example:webgl_lights_hemisphere webgl / lights / hemisphere]<br />
  84. [example:webgl_marchingcubes webgl / marchingcubes]<br />
  85. [example:webgl_materials_envmaps webgl / materials / envmaps]<br />
  86. [example:webgl_materials_wireframe webgl / materials / wireframe]<br />
  87. [example:webgl_modifier_tessellation webgl / modifier / tessellation]<br />
  88. [example:webgl_postprocessing_dof2 webgl / postprocessing / dof2]<br />
  89. [example:webgl_postprocessing_godrays webgl / postprocessing / godrays]
  90. </p>
  91. <h2>顶点着色器和片元着色器(Vertex shaders and fragment shaders)</h2>
  92. <div>
  93. <p>您可以为每种材质指定两种不同类型的shaders::</p>
  94. <ul>
  95. <li> 顶点着色器首先运行; 它接收*attributes*,
  96. 计算/操纵每个单独顶点的位置,并将其他数据(*varying*s)传递给片元着色器。
  97. </li>
  98. <li>
  99. 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。
  100. </li>
  101. </ul>
  102. <p>shader中有三种类型的变量: uniforms, attributes, 和 varyings:</p>
  103. <ul>
  104. <li>*Uniforms*是所有顶点都具有相同的值的变量。
  105. 比如灯光,雾,和阴影贴图就是被储存在uniforms中的数据。
  106. uniforms可以通过顶点着色器和片元着色器来访问。
  107. </li>
  108. <li> *Attributes* 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 <em>只</em>
  109. 可以在顶点着色器中访问。
  110. </li>
  111. <li> *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。
  112. </li>
  113. </ul>
  114. <p> 注意:在shader <em>内部</em>,uniforms和attributes就像常量;你只能使用JavaScript代码通过缓冲区来修改它们的值。
  115. </p>
  116. </div>
  117. <h2>内置attributes 和 uniforms(Built-in attributes and uniforms)</h2>
  118. <div>
  119. <p>
  120. [page:WebGLRenderer]默认情况下为shader提供了许多attributes和uniforms;
  121. 这些变量定义在shader程序编译时被自动添加到*片元着色器*和*顶点着色器*代码的前面,你不需要自己声明它们。
  122. 这些变量的描述请参见[page:WebGLProgram]。
  123. </p>
  124. <p>
  125. 这些uniforms或attributes(例如,那些和照明,雾等相关的)要求属性设置在材质上,
  126. 以便 [page:WebGLRenderer]来拷贝合适的值到GPU中。
  127. 如果你想在自己的shader中使用这些功能,请确保设置这些标志。
  128. </p>
  129. <p>
  130. 如果你不希望[page:WebGLProgram] 向你的shader代码中添加任何东西,
  131. 你可以使用[page:RawShaderMaterial] 而不是这个类。
  132. </p>
  133. </div>
  134. <h2>自定义 attributes 和 uniforms(Custom attributes and uniforms)</h2>
  135. <div>
  136. <p>
  137. 自定义attributes和uniforms必须在GLSL着色器代码中声明(在 *vertexShader* 和/或 *fragmentShader* 中)。
  138. 自定义uniforms必须定义为 *ShaderMaterial* 的 *uniforms* 属性,
  139. 而任何自定义attributes必须通过[page:BufferAttribute]实例来定义。
  140. 注意 *varying*s 只需要在shader代码中声明(而不必在材质中)。
  141. </p>
  142. <p> 要声明一个自定义属性,更多细节请参考[page:BufferGeometry]页面,
  143. 以及 [page:BufferAttribute] 页面关于*BufferAttribute* 接口。
  144. </p>
  145. <p>
  146. 当创建attributes时,您创建的用来保存属性数据的每个类型化数组(typed array)必须是您的数据类型大小的倍数。
  147. 比如,如果你的属性是一个[page:Vector3 THREE.Vector3]类型,并且在你的缓存几何模型[page:BufferGeometry]中有3000个顶点,
  148. 那么你的类型化数组的长度必须是3000 * 3,或者9000(一个顶点一个值)。每个数据类型的尺寸如下表所示:
  149. </p>
  150. <table>
  151. <caption><a id="attribute-sizes">属性尺寸</a></caption>
  152. <thead>
  153. <tr>
  154. <th>GLSL 类型</th>
  155. <th>JavaScript 类型</th>
  156. <th>尺寸</th>
  157. </tr>
  158. </thead>
  159. <tbody>
  160. <tr>
  161. <td>float</td>
  162. <td>[page:Number]</td>
  163. <td>1</td>
  164. </tr>
  165. <tr>
  166. <td>vec2</td>
  167. <td>[page:Vector2 THREE.Vector2]</td>
  168. <td>2</td>
  169. </tr>
  170. <tr>
  171. <td>vec3</td>
  172. <td>[page:Vector3 THREE.Vector3]</td>
  173. <td>3</td>
  174. </tr>
  175. <tr>
  176. <td>vec3</td>
  177. <td>[page:Color THREE.Color]</td>
  178. <td>3</td>
  179. </tr>
  180. <tr>
  181. <td>vec4</td>
  182. <td>[page:Vector4 THREE.Vector4]</td>
  183. <td>4</td>
  184. </tr>
  185. </tbody>
  186. </table>
  187. <p>
  188. 请注意,属性缓冲区 <em>不会</em> 在其值更改时自动刷新。要更新自定义属性,
  189. 需要在模型的[page:BufferAttribute]中设置*needsUpdate*为true。
  190. (查看[page:BufferGeometry]了解细节)。
  191. </p>
  192. <p>
  193. 要声明一个自定义的[page:Uniform],使用*uniforms*属性:
  194. <code>
  195. uniforms: {
  196. time: { value: 1.0 },
  197. resolution: { value: new THREE.Vector2() }
  198. }
  199. </code>
  200. </p>
  201. <p>
  202. 在[page:Object3D.onBeforeRender]中,建议根据[page:Object3D object]和[page:Camera camera]来更新自定义[page:Uniform]的值。
  203. 因为 [page:Material] 可以被[page:Mesh meshes],[page:Scene]的[page:Matrix4 matrixWorld]以及[page:Camera]共享,
  204. 会在[page:WebGLRenderer.render]中更新,并会对拥有私有[page:Camera cameras]的[page:Scene scene]的渲染造成影响。
  205. </p>
  206. </div>
  207. <h2>构造函数(Constructor)</h2>
  208. <h3>[name]( [param:Object parameters] )</h3>
  209. <p> [page:Object parameters] - (可选)用于定义材质外观的对象,具有一个或多个属性。
  210. 材质的任何属性都可以从此处传入(包括从[page:Material]继承的任何属性)。
  211. </p>
  212. <h2>属性(Properties)</h2>
  213. <p>共有属性请参见其基类[page:Material]。</p>
  214. <h3>[property:Boolean clipping]</h3>
  215. <p> 定义此材质是否支持剪裁; 如果渲染器传递clippingPlanes uniform,则为true。默认值为false。
  216. </p>
  217. <h3>[property:Object defaultAttributeValues]</h3>
  218. <p> 当渲染的几何体不包含这些属性但材质包含这些属性时,这些默认值将传递给shaders。这可以避免在缓冲区数据丢失时出错。
  219. <code>
  220. this.defaultAttributeValues = {
  221. 'color': [ 1, 1, 1 ],
  222. 'uv': [ 0, 0 ],
  223. 'uv1': [ 0, 0 ]
  224. };
  225. </code>
  226. </p>
  227. <h3>[property:Object defines]</h3>
  228. <p> 使用 #define 指令在GLSL代码为顶点着色器和片段着色器定义自定义常量;每个键/值对产生一行定义语句:
  229. <code>
  230. defines: {
  231. FOO: 15,
  232. BAR: true
  233. }
  234. </code>
  235. 这将在GLSL代码中产生如下定义语句:
  236. <code>
  237. #define FOO 15
  238. #define BAR true
  239. </code>
  240. </p>
  241. <h3>[property:Object extensions]</h3>
  242. <p> 一个有如下属性的对象:
  243. <code>
  244. this.extensions = {
  245. clipCullDistance: false, // set to use vertex shader clipping
  246. multiDraw: false // set to use vertex shader multi_draw / enable gl_DrawID
  247. };
  248. </code>
  249. </p>
  250. <h3>[property:Boolean fog]</h3>
  251. <p> 定义材质颜色是否受全局雾设置的影响; 如果将fog uniforms传递给shader,则为true。默认值为false。
  252. </p>
  253. <h3>[property:String fragmentShader]</h3>
  254. <p>
  255. 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,
  256. *vertexShader* 和 *fragmentShader* 代码是从DOM(HTML文档)中获取的;
  257. 它也可以作为一个字符串直接传递或者通过AJAX加载。
  258. </p>
  259. <h3>[property:String glslVersion]</h3>
  260. <p>
  261. Defines the GLSL version of custom shader code. Valid values are *THREE.GLSL1* or *THREE.GLSL3*. Default is *null*.
  262. </p>
  263. <h3>[property:String index0AttributeName]</h3>
  264. <p> 如果设置,则调用[link:https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/WebGLRenderingContext/bindAttribLocation gl.bindAttribLocation]
  265. 将通用顶点索引绑定到属性变量。默认值未定义。
  266. </p>
  267. <h3>[property:Boolean isShaderMaterial]</h3>
  268. <p>
  269. Read-only flag to check if a given object is of type [name].
  270. </p>
  271. <h3>[property:Boolean lights]</h3>
  272. <p> 材质是否受到光照的影响。默认值为 *false*。如果传递与光照相关的uniform数据到这个材质,则为true。默认是false。
  273. </p>
  274. <h3>[property:Float linewidth]</h3>
  275. <p>控制线框宽度。默认值为1。<br /><br />
  276. 由于[link:https://www.khronos.org/registry/OpenGL/specs/gl/glspec46.core.pdf OpenGL Core Profile]与大多数平台上[page:WebGLRenderer WebGL]渲染器的限制,无论如何设置该值,线宽始终为1。
  277. </p>
  278. <h3>[property:Boolean flatShading]</h3>
  279. <p> 定义材质是否使用平面着色进行渲染。默认值为false。
  280. </p>
  281. <h3>[property:Object uniforms]</h3>
  282. <p> 如下形式的对象:
  283. <code>
  284. { "uniform1": { value: 1.0 }, "uniform2": { value: 2 } }
  285. </code>
  286. 指定要传递给shader代码的uniforms;键为uniform的名称,值(value)是如下形式:
  287. <code>
  288. { value: 1.0 }
  289. </code>
  290. 这里 *value* 是uniform的值。名称必须匹配 uniform 的name,和GLSL代码中的定义一样。
  291. 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。
  292. </p>
  293. <h3>[property:Boolean uniformsNeedUpdate]</h3>
  294. <p>
  295. Can be used to force a uniform update while changing uniforms in [page:Object3D.onBeforeRender](). Default is *false*.
  296. </p>
  297. <h3>[property:Boolean vertexColors]</h3>
  298. <p>
  299. Defines whether vertex coloring is used. Default is *false*.
  300. </p>
  301. <h3>[property:String vertexShader]</h3>
  302. <p> 顶点着色器的GLSL代码。这是shader程序的实际代码。
  303. 在上面的例子中,*vertexShader* 和 *fragmentShader* 代码是从DOM(HTML文档)中获取的;
  304. 它也可以作为一个字符串直接传递或者通过AJAX加载。
  305. </p>
  306. <h3>[property:Boolean wireframe]</h3>
  307. <p> 将几何体渲染为线框(通过GL_LINES而不是GL_TRIANGLES)。默认值为*false*(即渲染为平面多边形)。
  308. </p>
  309. <h3>[property:Float wireframeLinewidth]</h3>
  310. <p>控制线框宽度。默认值为1。<br /><br />
  311. 由于[link:https://www.khronos.org/registry/OpenGL/specs/gl/glspec46.core.pdf OpenGL Core Profile]与大多数平台上[page:WebGLRenderer WebGL]渲染器的限制,无论如何设置该值,线宽始终为1。
  312. </p>
  313. <h2>方法(Methods)</h2>
  314. <p>共有方法请参见其基类[page:Material]。</p>
  315. <h3>[method:ShaderMaterial clone]()</h3>
  316. <p> 创建该材质的一个浅拷贝。需要注意的是,vertexShader和fragmentShader使用<em>引用拷贝</em>;
  317. *attributes*的定义也是如此;
  318. 这意味着,克隆的材质将共享相同的编译[page:WebGLProgram];
  319. 但是,*uniforms* 是 <em>值拷贝</em>,这样对不同的材质我们可以有不同的uniforms变量。
  320. </p>
  321. <h2>源码(Source)</h2>
  322. <p>
  323. [link:https://github.com/mrdoob/three.js/blob/master/src/[path].js src/[path].js]
  324. </p>
  325. </body>
  326. </html>