Create webgl-smallest-programs

webgl/lessons/ru/webgl-smallest-programs

@@ -0,0 +1,327 @@
+Title: Небольшие программы WebGL
+Description: Небольшие программы WebGL
+TOC: Небольшие программы WebGL
+
+В этой статье предполагается, что вы прочитали множество других статей, начиная с основ. Если вы их не читали, сначала начните с них.
+
+Я действительно не знаю, где разместить эту статью, потому что она преследует две цели.
+
+1. Показать вам небольшие программы WebGL.
+
+   Эти методы очень полезны для тестирования чего-либо или при создании [MCVE for Stack Overflow](https://meta.stackoverflow.com/a/349790/128511) или при попытке выявить ошибку.
+
+2. Учимся мыслить нестандартно.
+
+   Я надеюсь написать еще несколько статей на эту тему, которые помогут вам увидеть более широкую картину, а не просто общие закономерности. 
+   [Вот один](webgl-drawing-without-data.html).
+
+## Просто очищение
+
+Вот самая маленькая программа WebGL, которая действительно что-то делает
+
+```js
+const gl = document.querySelector('canvas').getContext('webgl');
+gl.clearColor(1, 0, 0, 1);  // red
+gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
+```
+
+Все, что делает эта программа, это очищает холст до красного цвета, но на самом деле она что-то делает.
+
+Подумайте об этом. Только с помощью этого вы действительно можете протестировать некоторые вещи.  Допустим, вы выполняете
+[рендеринг текстуры](webgl-render-to-texture.html), но что-то не работает.
+Допустим, это так же, как пример [в этой статье](webgl-render-to-texture.html).
+Вы визуализируете один или несколько трехмерных объектов в текстуру, а затем визуализируете результат в куб.
+
+Вы ничего не видите. Ну, в качестве простого теста: прекратите рендеринг текстуры с помощью шейдеров, просто очистите текстуру до известного цвета.
+
+```js
+gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, framebufferWithTexture)
+gl.clearColor(1, 0, 1, 1);  // magenta
+gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
+```
+
+Теперь выполните рендеринг с использованием текстуры из фреймбуфера. 
+Ваш куб стал пурпурным? Если нет, то ваша проблема не в рендеринге текстурной части, а в чем-то другом.
+
+## Использование `SCISSOR_TEST` и `gl.clear`
+
+`SCISSOR_TEST` отсекает как рисование, так и очистку дочернего прямоугольника холста (или текущего фреймбуфера).
+
+Вы включаете "ножничный тест" с помощью
+
+```js
+gl.enable(gl.SCISSOR_TEST);
+```
+
+а затем вы устанавливаете прямоугольник "scissor" в пикселях относительно нижнего левого угла. Он использует те же параметры, что и `gl.viewport`.
+
+```js
+gl.scissor(x, y, width, height);
+```
+
+Используя это, можно рисовать прямоугольники с помощью `SCISSOR_TEST` и `gl.clear`.
+
+Пример
+
+```js
+const gl = document.querySelector('#c').getContext('webgl');
+
+gl.enable(gl.SCISSOR_TEST);
+
+function drawRect(x, y, width, height, color) {
+  gl.scissor(x, y, width, height);
+  gl.clearColor(...color);
+  gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
+}
+
+for (let i = 0; i < 100; ++i) {
+  const x = rand(0, 300);
+  const y = rand(0, 150);
+  const width = rand(0, 300 - x);
+  const height = rand(0, 150 - y);
+  drawRect(x, y, width, height, [rand(1), rand(1), rand(1), 1]);
+}
+
+
+function rand(min, max) {
+  if (max === undefined) {
+    max = min;
+    min = 0;
+  }
+  return Math.random() * (max - min) + min;
+}
+```
+
+{{{example url="../webgl-simple-scissor.html"}}}
+
+Не скажу, что этот конкретный вариант очень полезен, но все же его полезно знать.
+
+## Использование одного большого `gl.POINTS`
+
+Как показывает большинство примеров, наиболее распространенной задачей в WebGL является создание буферов. 
+Поместите данные вершин в эти буферы. Создавайте шейдеры с атрибутами. Настройте атрибуты для извлечения данных из этих буферов. 
+Затем нарисуйте, возможно, с униформой и текстурой, также используемыми вашими шейдерами.
+
+Но иногда хочется просто проверить. Допустим, вы хотите просто увидеть что-нибудь нарисованное.
+
+Как насчет этого набора шейдеров?
+
+```glsl
+// vertex shader
+void main() {
+  gl_Position = vec4(0, 0, 0, 1);  // center
+  gl_PointSize = 120.0;
+}
+```
+
+```glsl
+// fragment shader
+precision mediump float;
+
+void main() {
+  gl_FragColor = vec4(1, 0, 0, 1);  // red
+}
+```
+
+И вот код для его использования
+
+```js
+// setup GLSL program
+const program = webglUtils.createProgramFromSources(gl, [vs, fs]);
+
+gl.useProgram(program);
+
+const offset = 0;
+const count = 1;
+gl.drawArrays(gl.POINTS, offset, count);
+```
+
+Не нужно создавать буферы, не нужно настраивать униформы, и мы получаем одну точку в середине холста.
+
+{{{example url="../webgl-simple-point.html"}}}
+
+> ПРИМЕЧАНИЕ. Safari до 15 версии не прошел [тесты на соответствие WebGL](https://www.khronos.org/registry/webgl/sdk/tests/conformance/rendering/point-no-attributes.html?webglVersion=1&quiet=0) для этой функции.
+
+О `gl.POINTS`: Когда вы передаете `gl.POINTS` в `gl.drawArrays` вам также необходимо установить размер в пикселях
+`gl_PointSize` в вашем вершинном шейдере. Важно отметить, что разные графические 
+процессоры/драйверы имеют разный максимальный размер точек, который вы можете использовать. 
+Вы можете запросить этот максимальный размер с помощью
+
+  gl.POINTS в gl.drawArrays,  gl_PointSize   
+```
+const [minSize, maxSize] = gl.getParameter(gl.ALIASED_POINT_SIZE_RANGE);
+```
+
+Спецификация WebGL требует только максимальный размер 1.0. К счастью, 
+[большинство, если не все графические процессоры и драйверы поддерживают больший размер](https://web3dsurvey.com/webgl/parameters/ALIASED_POINT_SIZE_RANGE).
+
+После того, как вы установили `gl_PointSize` затем, когда вершинный шейдер завершит работу, какое бы значение вы ни установили `gl_Position` 
+преобразуется в пространство экрана/холста в пикселях, затем вокруг этой позиции генерируется квадрат, равный +/- gl_PointSize / 2 во всех 4 направлениях.
+
+Хорошо, я слышу, ну и что, кто хочет нарисовать одну точку.
+
+Ну а точки автоматически получают свободные [текстурные координаты](webgl-3d-textures.html). 
+Они доступны во фрагментном шейдере с помощью специальной переменной `gl_PointCoord`. 
+Итак, давайте нарисуем текстуру в этой точке.
+
+Сначала давайте изменим фрагментный шейдер.
+
+```glsl
+// fragment shader
+precision mediump float;
+
++uniform sampler2D tex;
+
+void main() {
+-  gl_FragColor = vec4(1, 0, 0, 1);  // red
++  gl_FragColor = texture2D(tex, gl_PointCoord.xy);
+}
+```
+
+Теперь, чтобы упростить задачу, давайте создадим текстуру с необработанными данными, как описано
+[в статье о текстурах данных](webgl-data-textures.html).
+
+```js
+// 2x2 pixel data
+const pixels = new Uint8Array([
+  0xFF, 0x00, 0x00, 0xFF,  // red
+  0x00, 0xFF, 0x00, 0xFF,  // green
+  0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF,  // blue
+  0xFF, 0x00, 0xFF, 0xFF,  // magenta
+]);
+const tex = gl.createTexture();
+gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, tex);
+gl.texImage2D(
+    gl.TEXTURE_2D,
+    0,                 // level
+    gl.RGBA,           // internal format
+    2,                 // width
+    2,                 // height
+    0,                 // border
+    gl.RGBA,           // format
+    gl.UNSIGNED_BYTE,  // type
+    pixels,            // data
+);
+gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.NEAREST);
+gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.NEAREST);
+```
+
+Поскольку WebGL по умолчанию использует текстурный блок 0, а униформы по умолчанию равны 0, больше нечего настраивать.
+
+{{{example url="../webgl-simple-point-w-texture.html"}}}
+
+Это может быть отличным способом проверить проблемы, связанные с текстурами. 
+Мы по-прежнему не используем ни буферов, ни атрибутов, и нам не нужно искать и устанавливать какие-либо униформы. 
+Например, если мы загрузили изображение, оно не отображается. Что, если мы попробуем шейдер выше, покажет ли он изображение в точке? 
+Мы выполнили рендеринг текстуры, а затем хотим просмотреть текстуру. 
+Обычно мы настраиваем некоторую геометрию с помощью буферов и атрибутов, 
+но мы можем визуализировать текстуру, просто показывая ее в этой единственной точке.
+
+## Использование нескольких одиночных `POINTS`
+
+Еще одно простое изменение в приведенном выше примере. Мы можем изменить вершинный шейдер на этот
+
+```glsl
+// vertex shader
+
++attribute vec4 position;
+
+void main() {
+-  gl_Position = vec4(0, 0, 0, 1);
++  gl_Position = position;
+  gl_PointSize = 120.0;
+}
+```
+
+атрибуты имеют значение по умолчанию `0, 0, 0, 1,` поэтому даже с этим изменением, приведенные выше примеры все равно продолжат работать.
+Но теперь мы получаем возможность устанавливать позицию, если захотим.
+
+```js
++const program = webglUtils.createProgramFromSources(gl, [vs, fs]);
+const positionLoc = gl.getAttribLocation(program, 'position');
+
+...
+
++const numPoints = 5;
++for (let i = 0; i < numPoints; ++i) {
++  const u = i / (numPoints - 1);    // 0 to 1
++  const clipspace = u * 1.6 - 0.8;  // -0.8 to +0.8
++  gl.vertexAttrib2f(positionLoc, clipspace, clipspace);
+
+*  const offset = 0;
+*  const count = 1;
+*  gl.drawArrays(gl.POINTS, offset, count);
++}
+```
+
+Прежде чем мы запустим, давайте уменьшим точку.
+
+```glsl
+// vertex shader
+
+attribute vec4 position;
++uniform float size;
+
+void main() {
+  gl_Position = position;
+-  gl_PointSize = 120.0;
++  gl_PointSize = 20.0;
+}
+```
+
+И давайте сделаем так, чтобы мы могли установить цвет точки. (примечание: я вернулся к коду без текстуры).
+
+```glsl
+precision mediump float;
+
++uniform vec4 color;
+
+void main() {
+-  gl_FragColor = vec4(1, 0, 0, 1);   // red
++  gl_FragColor = color;
+}
+```
+
+и нам нужно найти местоположение цвета
+
+```js
+// setup GLSL program
+const program = webglUtils.createProgramFromSources(gl, [vs, fs]);
+const positionLoc = gl.getAttribLocation(program, 'position');
++const colorLoc = gl.getUniformLocation(program, 'color');
+```
+
+И используем их
+
+```js
+gl.useProgram(program);
+
+const numPoints = 5;
+for (let i = 0; i < numPoints; ++i) {
+  const u = i / (numPoints - 1);    // 0 to 1
+  const clipspace = u * 1.6 - 0.8;  // -0.8 to +0.8
+  gl.vertexAttrib2f(positionLoc, clipspace, clipspace);
+
++  gl.uniform4f(colorLoc, u, 0, 1 - u, 1);
+
+  const offset = 0;
+  const count = 1;
+  gl.drawArrays(gl.POINTS, offset, count);
+}
+```
+
+И теперь мы получаем 5 точек с 5 цветами, и нам по-прежнему не нужно настраивать какие-либо буферы или атрибуты.
+
+{{{example url="../webgl-simple-points.html"}}}
+
+Конечно, это **НЕ** тот способ, которым вы должны рисовать много точек в WebGL. 
+Если вы хотите нарисовать много точек, вам следует сделать что-то вроде установки 
+атрибута с позицией для каждой точки и цветом для каждой точки и нарисовать все точки за один вызов отрисовки.
+
+НО!, для тестирования, для отладки, для создания [MCVE](https://meta.stackoverflow.com/a/349790/128511) 
+это отличный способ **минимизировать** код. В качестве другого примера предположим, 
+что мы рисуем текстуры для постобработки и хотим их визуализировать. 
+Мы могли бы просто нарисовать по одной большой точке для каждой, 
+используя комбинацию этого примера и предыдущего с текстурой. 
+Не требуется никаких сложных действий с буферами и атрибутами, 
+что отлично подходит для отладки.