GLSL着色器，来玩

对实现动画的前端同学们来说，canvas可以说是最自由，最能全面控制的一个动画实现载体。不但能通过javascript控制点、线、面的绘制，使用图片资源填充；还能改变输入参数作出交互动画，完全控制动画过程中的动作轨迹、速度、弹性等要素。

但使用canvas开发过较复杂一点的动画的同学，可能会发现，完全使用javascript绘制、控制的动画，某些效果不太好实现（这篇文章只讨论2D），像模糊，光照，水滴等效果。虽然用逐像素处理的方法也可以实现，但javascript对这类型大量数据的计算并不擅长，实现出来每一帧绘制的时间十分感人，用他实现动画并不现实。

但canvas除了最常用的javascript API绘制方式（getContext('2d')），还有WebGL的方式（getContext(webgl)），对前面说到的大量数据计算的场景，可以说是最适合发挥的地方。WebGL对很多同学来说就是实现3D场景的，其实对2D绘图来说，也有很大的发挥场景。

为什么WebGL会比较厉害

我们来看看javascript API绘制和webGL绘制原理上的不同之处：

如果使用javascript对画布的逐个像素进行处理，那这部分处理工作就需要在javascript的运行环境里进行，我们知道javascript的执行是单线程的，所以只能逐个逐个像素进行计算和绘制。就像一个细长的漏斗，一滴一滴水的往下漏。

而WebGL的处理方式，是用GPU驱动的，对每一个像素的处理，都是在GPU上执行，而GPU有许多渲染管道，这些处理可以在这些管道中并行执行，这就是WebGL擅长这种大量数据计算场景的原因。

WebGL那么厉害，都用它绘图就好喇

WebGL虽然有上面说的优点，但也有个致命的缺点：不好学，想要简单画根线也要费一番力气。

GPU并行管道之间是不知道另一个管道输出的是什么，只知道自己管道的输入和需要执行的程序；而且不保留状态，管道自己并不知道在这次任务之前执行过什么程序，有什么输入输出值，类似现在纯函数的概念。这些观念上的不同就提升了使用WebGL绘图的门槛。

另外这些跑在GPU里的程序不是javascript，是一种类C语言，这也需要前端同学们另外再学习。

Hello, world

那门槛再高也总有需要跨过去的一天的，下面一步一步控制WebGL去画一点图案，大家也可以体会一下，适合在什么时候使用这一门技术。

基础环境——大荧幕

为尽快进入GLSL着色器的阶段，这里基础WebGL环境搭建用了Three.js，大家可以研究下这个基础环境的搭建，不用第三方库其实也用不了多少代码量。

以下是基础环境的搭建:

function init(canvas) { const renderer = new THREE.WebGLRenderer({canvas}); renderer.autoClearColor = false; const camera = new THREE.OrthographicCamera( -1, // left  1, // right  1, // top -1, // bottom -1, // near,  1, // far ); const scene = new THREE.Scene(); const plane = new THREE.PlaneGeometry(2, 2); const fragmentShader = '............' const uniforms = { u_resolution: { value: new THREE.Vector2(canvas.width, canvas.height) }, u_time: { value: 0 } }; const material = new THREE.ShaderMaterial({ fragmentShader, uniforms, }); scene.add(new THREE.Mesh(plane, material)); function render() { material.uniforms.u_time.value++; renderer.render(scene, camera); requestAnimationFrame(render); } render()}

解释一下上面这段代码做了什么：创建了一个3D场景（说好的2D呢？），把一个矩形平面糊在摄像机前面，占满摄像机视觉范围，就像看IMAX坐最前排，你能看到的就只有面前的屏幕的感觉，屏幕上的画面就是你的整个世界。我们的绘图就在这个屏幕上。

再说明一下，着色器分为顶点着色器VERTEX_SHADER和片段着色器FRAGMENT_SHADER。

顶点着色器对3D场景里物体的每个顶点计算值，如颜色、法线向量等，在这里我们只讨论2D画面，顶点着色器的部分就由Three.js代劳了，实现的作用就是固定了场景中镜头和屏幕的位置。

而片段着色器的作用就是计算平面上每一个片段（在这里是屏幕上每一个像素）输出的颜色值，也是这篇文章研究的对象。

片段着色器入参有varying和uniform两种，varying简单说一下是由顶点着色器传入的，每个片段输入的值由相关的顶点线性插值得到，所以每个片段上的值不一样，本文先不讨论这部分（不然写不完了）。uniform是统一值，由着色器外部传入，每个片段得到的值是一样的，在这里就是我们从javascript输入变量的入口。上面的代码我们就为片段着色器传入了u_resolution，包含画布的宽高值。

第一个着色器

fragmentShader为着色器的程序代码，一般的构成为:

#ifdef GL_ESprecision mediump float;