注：文章譯自http://wgld.org/，原作者杉本雅広(doxas)，文章中如果有我的額外說明，我會加上［lufy：］，另外，鄙人webgl研究還不夠深入，一些專業詞語，如果翻譯有誤，歡迎大家指正。

認識GLSL

WebGL是無法利用固定渲染管線的，這個在之前的文章（四，渲染準備）裡已經簡單的說明過了。
所以，代替它的是可編輯渲染管線中的一種著色語言，叫做GLSL（OpenGL Shading Language）。

是用來在OpenGL中著色程式設計的語言，GLSL使用C語言為基礎，並且有自己獨立的語法。WebGL的難點之一，就是這個GLSL，不理解GLSL的話，就無法進行渲染。所以，學習WebGL不但要學習WebGL的基本知識，還需要了解GLSL，有點抓狂了吧。

但是，如果只做一些基本的東西的話，也不太難。等習慣了之後，能夠自己編寫著色器的話會有很大的好處。這一點要慢慢來，不能太著急。

著色器的作用

GLSL的知識不用從零開始徹底理解，只需要先了解一下最基本的東西就行。細節部分，留到後面再講，先把基本的部分徹底理解。

＊下面開始，我用最容易理解的方式來介紹，所以會簡化很多東西。

首先，WebGL裡有頂點著色器和片段著色器兩種著色器。無論哪一種都可以使用GLSL來編寫。頂點著色器和片段著色器是相互依賴的，缺一不可，並且首先被呼叫的是頂點著色器。

可以把頂點相關的所有情報都傳給頂點著色器。比如，頂點的位置，頂點法線，紋理座標，頂點顏色等等，跟頂點相關的所有情報都可以傳給頂點著色器。在這裡，你可以自由決定傳入著色器的內容，這種靈活性就是可編輯渲染管線的好處。但是，雖然說傳入著色器的內容是自由決定的，但是頂點的位置情報是必須的，因為如果不知道頂點的位置的話，是沒有辦法繪製模型的。

頂點著色器就跟它的字面上的意思一樣，接受頂點相關的情報，最後決定如何處理這些頂點。而片段著色器則決定了畫面上用什麼顏色來輸出。片段著色器的英文是fragment，其實就是斷片，碎片的意思。而畫面上的畫素則是畫面上的最小的斷片，所以片段著色器操作的是顏色。

再簡單一點說明的話，頂點著色器就是處理頂點相關的資訊，片段著色器就是處理畫面上的顏色資訊。

GLSL的編寫基礎

好了，已經理解了著色器是幹什麼的了吧，下面接著來看一下GLSL的編寫方法。

首先，不管是頂點著色器還是片段著色器，都必須定義一個main函式，函式裡記錄你要做的處理。而且，頂點著色器的話，必須要把頂點資訊傳給一個叫做gl_Position的變數。

比如下面是一個非常簡單的頂點著色器的例子。

attribute vec3 position;

void main(void) {
    gl_Position = position;
}

這裡出現了一個奇怪的單詞吧，最上面一行裡的attribute是個什麼東東呢？
其實，就是用來宣告變數的，用這個修飾符來定義的變數（上面的position），是用來接收頂點情報的。也就是說，上面的程式碼，WebGL程式中定義一個position，做一些處理之後，傳給著色器。

再稍微說明一下，attribute修飾符是用來接收不同頂點傳來的不同資訊。如果存在很多個頂點的話，這些頂點的位置是不同的吧。用來接收這些不同頂點的不同資訊的機制，用attribute修飾符來定義變數。

座標變換也用GLSL

剛才說了，頂點著色器是處理頂點相關的資訊，但是不要忘了，頂點相關的處理就是座標變換。模型變幻，檢視變換，投影變換這三個變換也是頂點著色器的工作之一。

基本上，用頂點著色器來做什麼是比較自由的，但是在WebGL程式中，首先生成模型，檢視，投影的各個矩陣，然後進行合併，最後將得到的座標變換的矩陣傳給頂點著色器，這是一般的做法。

那麼，考慮一下，這個座標變換的矩陣怎麼樣傳給頂點著色器比較好呢？

使用之前的attribute嗎，但是attribute是傳遞不同頂點的不同情報的。而座標變換矩陣對於所有頂點來說都是相同的，使用attribute修飾符就有點奇怪了。

這個時候使用的修飾符是uniform。使用uniform修飾符的話，可以傳遞對於所有頂點一致的處理的情報。基於這一點，來修改一下剛才的程式碼吧。*只是一個示例。

attribute vec3 position;
uniform mat4 mvpMatrix;

void main(void) {
    gl_Position = mvpMatrix * position;
}

這裡出現的mvpMatrix，是模型，檢視，投影的各個變換矩陣結合後的矩陣。從WebGL一側將這個座標變換矩陣傳給通過用uniform修飾符定義的變數。
>>GLSL中可以使用的型別

剛才給出的程式碼例子中，修飾符後面還跟著vec3和mat4等，這是變數的型別。這裡只是代表一下，簡單接觸一下。

vec*表示的是向量，*的部分是一個2～4的數字，vec2就代表一個2維的向量。

mat*表示的是方陣，和向量一樣，可以指定的範圍也是2～4，如果是mat3的話，就表示一個3x3的方陣。

另外，int是整型，float是浮點型，bool是布林型，這些都跟C語言中是一個意思。vec*和mat*中的元素，都是浮點型。

與片段著色器的連線

雖然寫的有點長了，但是再稍微加點東西。attribute和uniform這兩個修飾符已經理解了吧。

GLSL裡面還有一個特別重要的修飾符，就是varying修飾符。這個varying修飾符，是頂點著色器和片段著色器之間的橋樑。

舉個例子，要把繪製的模型變成半透明，要怎麼做呢？

方法雖然有很多，但是一般的做法是，向頂點裡新增顏色的情報資訊，然後通過操作顏色的透明度的變化來使模型半透明或者完全透明。這時候，如果想操作頂點裡的顏色資訊和畫面上的顏色資訊的話，就需要向片段著色器裡傳入一些必要的資訊。

可是要怎麼傳遞這些資訊呢？這時候就用到varying了。根據前面給的程式碼例子，再稍微修改一下，這一次不光有頂點著色器，片段著色器也一起寫進去。

首先，頂點著色器部分。

attribute vec4 position;
attribute vec4 color;
uniform mat4 mvpMatrix;
varying vec4 vColor

void main(void) {
    vColor = color;
    gl_Position = mvpMatrix * position;
}

接著，片段著色器接收通過varying修飾符所定義的變數vColor。

varying vec4 vColor;

void main(void)
{
    gl_FragColor = vColor;
}

就是這樣，要從頂點著色器將資料傳到片段著色器，需要使用varying修飾符所定義的變數。另外，和頂點著色器中必需要把資料傳給gl_Position類似，片段著色器要把資料傳給gl_FragColor。

與頂點著色器不同的是，片段著色器的gl_FragColor不是必須要賦值的。但是一般都會輸出一種什麼顏色，所以gl_FragColor就變成必要的了。

總結

這次的內容有點太長了，介紹的內容也有點深，一次性全都理解可能會有點兒難吧。

簡單的把這次的內容總結一下。

頂點著色器和片段著色器，都可以通過GLSL來書寫，基本上它們算是一個組合。著色器的內部，必須要定義一個main函式，在這個函式裡面新增自己的處理。而且，要從WebGL一側向著色器傳遞資料的時候，需要用到一些特殊的修飾符所定義的變數。

要向著色器傳遞各個頂點的不同的資訊的時候，使用attribute修飾符宣告變數，要向著色器傳遞對所有頂點來說都一樣的資訊的時候，使用uniform修飾符宣告變數。

另外，從頂點著色器向片段著色器傳遞資料的時候，使用varying修飾符宣告變數。

頂點著色器中內建的變數gl_Position必須賦值，而片段著色器的內建變數gl_FragColor雖然不是必須賦值的，但是一般情況下都會賦值。

關於GLSL，正式的內容的話是很深的，這次的內容是算是介紹了一些表層的最基本的部分。和這些相關的內容，以後會逐漸接觸到，到時候再慢慢的說明。首先，把這次的內容徹底理解一下吧。

下次，介紹頂點快取相關的內容。

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