WebGL 是一种基于 JavaScript 的图形 API，可以直接在浏览器中渲染高性能的 3D 图形，无需依赖插件。它基于 OpenGL ES，通过 HTML5 的 canvas 元素实现 GPU 加速的图形绘制。掌握 WebGL 的核心在于理解其渲染流程和着色器编程机制。
WebGL 渲染流程概述
WebGL 的渲染过程是高度可编程的，主要由 CPU 提交数据、GPU 执行着色器程序并输出图像构成。整个流程包括以下几个关键步骤：
- 获取 canvas 上下文：通过
getContext('webgl')获取 WebGLRenderingContext 对象 - 定义顶点数据：将三维模型的顶点坐标、颜色、纹理坐标等写入缓冲区（Buffer）
- 编写着色器代码：使用 GLSL（OpenGL Shading Language）编写顶点着色器和片元着色器
- 编译并链接着色器程序：创建 program 对象，附加着色器并链接
- 关联缓冲区与着色器变量：将缓冲区数据绑定到顶点着色器中的 attribute 变量
- 设置视口与清空画布：调用
viewport()和clear()初始化渲染环境 - 执行绘图命令：调用
drawArrays()或drawElements()触发 GPU 渲染
着色器编程基础（GLSL）
WebGL 使用两种类型的着色器：顶点着色器（Vertex Shader）和片元着色器（Fragment Shader）。它们必须成对出现，并在 GPU 上运行。
顶点着色器 负责处理每个顶点的位置变换。它接收 attribute 输入，通常包括位置、法线、纹理坐标等，并输出变换后的 gl_Position。attribute vec3 aPosition; uniform mat4 uModelViewMatrix; uniform mat4 uProjectionMatrix;void main() { gl_Position = uProjectionMatrix uModelViewMatrix vec4(aPosition, 1.0); }
片元着色器 决定屏幕上每个像素的颜色。它可以基于插值后的 varying 变量或 uniform 数据计算最终颜色。
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precision mediump float; uniform vec4 uColor;注意：void main() { gl_FragColor = uColor; }
precision mediump float; 是必需的，用于指定浮点数精度。
矩阵变换与三维空间控制
要在屏幕上正确显示 3D 场景，需要应用一系列矩阵变换：模型矩阵（Model）、视图矩阵（View）和投影矩阵（Projection）。
- 模型矩阵：将物体从局部坐标系转换到世界坐标系（平移、旋转、缩放）
- 视图矩阵：模拟摄像机位置和朝向，将世界坐标转为相机坐标
- 投影矩阵：实现透视或正交投影，使远处物体看起来更小
实践建议与常见优化
初学 WebGL 时容易陷入细节而忽略整体结构。以下几点有助于提升开发效率与性能：
- 使用 gl-matrix 等高效数学库处理矩阵运算
- 避免频繁创建临时数组，尽量复用缓冲区对象
- 着色器中尽量减少复杂循环和分支逻辑
- 启用深度测试：
gl.enable(gl.DEPTH_TEST)防止渲染顺序错误 - 利用 VAO（Vertex Array Object）管理多个属性状态（WebGL 2 支持）
基本上就这些。掌握 WebGL 关键在于动手实现简单几何体的渲染，逐步加入光照、纹理、动画等特性。虽然原生 WebGL 较底层，但它是理解 Three.js 等高级框架的基础。
