探索babylon.js中的自定义着色器

# 1. 介绍

## 什么是自定义着色器

自定义着色器是一种在计算机图形学中使用的技术，用于定义图形渲染管线中的着色部分的行为。它允许开发者对3D模型的外观和表现进行更精细的控制和定制。通过使用自定义着色器，我们可以实现各种复杂的视觉效果，如光照、阴影、透明度等。

在创建各种类型的3D场景和应用程序时，自定义着色器是非常有用的工具。它可以让我们更加灵活地控制模型的外观，并将其呈现为我们所需的样子。

## babylon.js中的自定义着色器的重要性

babylon.js是一个强大的WebGL框架，用于创建各种类型的3D应用程序和游戏。它提供了丰富的功能和工具，使得开发者可以轻松地创建高性能的、交互式的3D场景。

在babylon.js中，自定义着色器是非常重要的组成部分。它允许开发者根据需求创建和使用自定义的着色器程序，来实现各种复杂的视觉效果和渲染技术。通过使用自定义着色器，我们可以为场景添加逼真的光照、阴影、纹理等效果，从而提升场景的质感和真实感。

在接下来的章节中，我们将学习如何使用babylon.js来创建自定义着色器，以及如何将其应用到一个3D场景中。

# 2. 着色器基础知识

着色器是一种用于控制图形渲染的程序，通常运行在图形处理器（GPU）上。它们负责计算每个像素或顶点的颜色和其他属性。着色器是实现图形渲染的核心组件之一，对于创建高度逼真的图形效果至关重要。

### 什么是着色器

着色器是一种运行在GPU上的小程序，用于控制图形渲染的过程。它们基于输入的几何数据和纹理信息，计算每个像素的最终颜色。着色器可以对几何图形的顶点进行处理（顶点着色器）或者对每个像素进行处理（片段着色器）。

### 着色器的类型

在图形渲染中，主要有两种类型的着色器：顶点着色器和片段着色器。

- 顶点着色器：顶点着色器负责处理输入的几何数据，计算每个顶点的位置和属性。它可以对顶点的位置、法线、颜色等进行变换和处理。顶点着色器通常用于实现模型的变形、光照计算等。
- 片段着色器：片段着色器负责计算每个像素的颜色和其他属性。它可以对每个像素进行复杂的计算，例如基于纹理进行光照计算、阴影计算等。片段着色器通常用于实现光照效果、材质渲染等。

### 着色器的编写语言

着色器通常使用特定的编程语言来编写，常见的有以下几种：

- GLSL（OpenGL Shading Language）：GLSL是一种用于OpenGL和WebGL的着色器编程语言。它是类C语言的扩展，并提供了丰富的内置函数和数据类型，方便进行图形渲染相关的计算。
- HLSL（High-Level Shading Language）：HLSL是用于DirectX的着色器编程语言。它也是类似C语言的扩展，并提供了类似的功能。
- CG（C for Graphics）：CG是一种跨平台的着色器编程语言，可以用于OpenGL和DirectX等图形API。它支持多种编程语言，如C、C++、C#等。

在本文中，我们将使用GLSL作为示例着色器编程语言，因为它是开源图形渲染框架babylon.js所支持的主要选项之一。

# 3. 使用babylon.js创建自定义着色器

在本章中，我们将详细讨论如何在babylon.js中创建自定义着色器。我们将会一步步地介绍如何安装babylon.js，创建一个简单的3D场景，并向场景中添加自定义着色器。

#### 安装babylon.js

首先，我们需要安装babylon.js库。你可以通过以下命令使用npm进行安装：

npm install babylonjs

或者，你也可以直接在HTML文件中引入babylon.js的CDN链接：

<script src="https://cdn.babylonjs.com/babylon.js"></script>

#### 创建一个基本的3D场景

接下来，我们将创建一个基本的3D场景。首先，我们需要一个HTML容器来容纳我们的渲染结果：

<div id="renderCanvas"></div>

然后，在JavaScript代码中，我们可以初始化一个babylon.js的场景：

// 获取渲染容器
var canvas = document.getElementById("renderCanvas");

// 创建一个3D引擎
var engine = new BABYLON.Engine(canvas, true);

// 创建一个场景
var scene = new BABYLON.Scene(engine);
// ...
// 在场景中添加模型、光源等内容
// ...

#### 添加自定义着色器到场景中

要使用自定义着色器，我们需要创建着色器程序，并将其与材质相关联。这可以通过创建自定义着色器程序，编译它，然后将它赋值给材质的“customShader”属性来实现：

// 创建自定义着色器程序
var customVertexShader = `
    // 顶点着色器代码
`;

var customFragmentShader = `
    // 片段着色器