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（番外篇一）学习webgl是先从现有的框架还是直接从底层开始学？

article 2025/3/31 3:23:07

在学习 WebGL 时，不同的起点各有优缺点，关键在于你的学习目标和项目需求。下面详细分析两种方法，并结合具体示例说明如何选择合适的路线。

1. 从现有框架入手

优势

上手快、抽象层次高
框架如 Babylon.js 或 Three.js 提供了大量封装好的 API，开发者不必关心底层的 WebGL 渲染流程、着色器编译、缓冲区管理等细节。这对于初学者和急于实现项目原型的开发者来说非常友好。
丰富的示例和社区支持
现有框架通常都配有在线编辑器（如 Babylon.js 的 Playground），丰富的文档和示例代码可以帮助你快速构建 3D 场景。例如，使用 Three.js 只需几行代码就能创建一个旋转立方体场景，从而专注于业务逻辑和创意实现。
适合快速迭代和原型验证
如果你的项目目标是搭建一个 3D 产品展示、数据可视化或交互式广告页面，利用框架可以大大缩短开发周期。你可以专注于设计和交互，而不必从零开始处理图形渲染的所有底层细节。

示例场景

3D 产品展示页面：
假设你需要在网页上展示一个交互式的 3D 产品模型。利用 Babylon.js，你可以快速创建场景、添加相机、灯光以及模型，并通过简单的代码控制旋转、缩放等交互效果。以下示例展示了一个基本的 Babylon.js 场景创建过程：

// 获取 canvas 元素并创建引擎
const canvas = document.getElementById("renderCanvas");
const engine = new BABYLON.Engine(canvas, true);

// 创建场景和相机
const scene = new BABYLON.Scene(engine);
const camera = new BABYLON.ArcRotateCamera("Camera", 
    BABYLON.Tools.ToRadians(45), 
    BABYLON.Tools.ToRadians(45), 
    10, 
    BABYLON.Vector3.Zero(), 
    scene);
camera.attachControl(canvas, true);

// 添加光源和立方体
const light = new BABYLON.HemisphericLight("light", new BABYLON.Vector3(0, 1, 0), scene);
const box = BABYLON.MeshBuilder.CreateBox("box", {}, scene);

// 渲染循环
engine.runRenderLoop(() => scene.render());
window.addEventListener("resize", () => engine.resize());

如上代码，让你在极短的时间内实现一个可交互的 3D 模型展示页面，而无需关心 WebGL 的底层实现。

2. 从底层 WebGL 开始学习

优势

深入理解图形渲染原理
直接学习 WebGL 可以让你了解 GPU 的渲染管线、着色器语言（GLSL）、缓冲区、纹理映射、深度测试等关键概念。这对于后期进行性能优化、实现自定义效果或构建自己的渲染引擎非常有帮助。
更高的灵活性和定制能力
当你需要实现一些框架无法直接支持的高级特效（比如复杂的光影效果、非传统的几何变换、实时自定义后处理效果）时，掌握底层 API 能让你自由地设计和实现自己的解决方案。
奠定扎实的基础
理解底层的工作机制可以帮助你在使用高层框架时，知道背后究竟发生了什么，从而更好地解决问题、调试错误，也便于将来如果有特殊需求时，能够扩展或优化现有框架。

示例场景

自定义 Shader 实现特殊效果：
例如，你需要在一个科学计算的可视化项目中，实现自定义的颜色渐变和动态光照效果。通过直接使用 WebGL，你可以编写自己的顶点着色器和片元着色器，对每个像素进行精细控制：

// 顶点着色器代码（GLSL）
const vertexShaderSource = `
  attribute vec3 position;
  void main() {
    gl_Position = vec4(position, 1.0);
  }
`;

// 片元着色器代码（GLSL）
const fragmentShaderSource = `
  precision mediump float;
  void main() {
    // 计算自定义颜色，例如基于位置变化的渐变色
    gl_FragColor = vec4(gl_FragCoord.x/800.0, 0.5, gl_FragCoord.y/600.0, 1.0);
  }
`;

// 初始化 WebGL 上下文、编译和链接着色器等步骤...

这种方式让你可以直接控制图形管线，灵活调整每个渲染步骤，达到高定制化的效果。

3. 综合考虑：二者结合

很多开发者会采取一种渐进式学习路径：

初期：
利用框架快速构建项目，积累实际开发经验，同时对 3D 场景构建有一个直观认识。这阶段可以通过使用 Babylon.js 或 Three.js 来探索 WebGL 的应用场景和基本概念。
进阶：
在对框架使用比较熟练后，再深入研究其内部工作原理。你可以尝试修改框架提供的着色器，或者独立编写简单的 WebGL 程序来复现某些特定效果。这样不仅能巩固理论知识，还能更好地理解高层框架的封装思想。
高级：
当你面对需要自定义优化或者遇到框架局限的项目时，就可以直接使用 WebGL API 编写底层代码，实现更高性能和更灵活的特效。