javascript - 为什么说 WebGL 是 2D API，而不是 3D API？

Question

According to HTML5 Rocks ，WebGL其实是2D API，不是3D API。他们为什么这么说，这是什么意思？

我们可以在 WebGL 顶点着色器和片段着色器中指定 X、Y、Z 坐标。我无法理解 2D 和 3D 图形 API 之间的区别。您能解释一下为什么他们说这是 2D API 吗？

Answer 1

WebGL is actually a 2D API, not a 3D API. What does it mean?

这意味着你应该停止听任何网站或人告诉你的。当人们说这种愚蠢的话时，最好忽略他们并继续进行更合理的教程/信息/讨论。

您当然可以在纯 2D 方面使用 WebGL。您可以将 2D 位置传递给顶点着色器。您可以完全关闭深度测试。等等。但是顶点着色器的输出是 4D homogeneous coordinate ，即使您的 W 为 1 而 Z 为 0。因此渲染系统将执行它通常为 3D 场景执行的所有 3D 数学运算。

是的，光栅化基本上是一个 2D 过程，深度测试作为“hack”以允许隐藏表面移除。但这对所有 基于光栅化的渲染都是如此。按照这种逻辑，D3D、OpenGL、GLIDE 和每个软件光栅器也是“2D API”。

如果它们都是 2D API，那么该语句毫无意义。它将 OpenGL/D3D 置于与 实际“2D API”(如 SDL 和 Direct2D)相同的水平。然而，那些“2D API”根本无法进行 3D 渲染(或者并非没有实质性的痛苦)。

因此，该声明既不符合事实，又极具误导性。谁说这不值得您花时间或关注。

from comments:

最初写这篇“WebGL 是 2D”的人已经屈尊解释了他的推理，所以我将在这里解决这些问题。

让我们使用他对 API 维度的定义。他的确切引述是:

You gave them 3D data and nothing else and they gave you a 3D display. OpenGL ES 2.0 is a 2D api. You have to supply all of the 3D to 2D math conversion yourself.

据此，我们可以推断出“3D API”的意思是“‘您’将 3D 值输入其中以导致 3D 渲染发生的 API”。类似地，“2D API”表示“一种 API，‘您’将 2D 值输入其中以导致 2D 渲染发生。”

让我们假设“你”不仅仅意味着从缓冲区对象中获取的值的维度。 “你”是指你可以直接控制的每一段代码，包括你的着色器。好的。所以对于 WebGL，“你”在顶点着色器的末尾停止。因此，WebGL 开始处理顶点着色器的输出。

顶点着色器的输出是 4D 齐次坐标。我猜这个论点是 4D 齐次坐标在某种程度上与 2D 坐标相同。即使它显然不是，因为它还有 2 个组件，并且您对它们进行的各种数学运算非常不同。

我会让您决定是否要将 4D 齐次坐标视为与 2D 坐标相同。

相反，我将研究 WebGL 如何处理 4D 输出。它是否将其转换为二维坐标？ OpenGL 规范说不。

来自 the OpenGL ES 2.0 ，第 2.12 节，第 44 页:

Vertex shader execution yields a vertex coordinate gl_Position which is assumed to be in clip coordinates. Perspective division is carried out on clip coordinates to yield normalized device coordinates, followed by a viewport transformation to convert these coordinates into window coordinates (see figure 2.4).

Clip coordinates are four-dimensional homogeneous vectors consisting of x, y,z, and w coordinates (in that order). If a vertex’s clip coordinates are:

(x_c, y_c, z_c, w_c)

then the vertex’s normalized device coordinates are

(x_d, y_d, z_d) = (x_c/w_c, y_c/w_c, z_c/w_c)

标准化设备坐标空间有 3 个分量。因此它不是二维空间。但是以后的转换呢？

好吧，来自同一规范的第 2.12.1 节(对开页 44-45):

The viewport transformation is determined by the viewport’s width and height in pixels, p_x and p_y, respectively, and its center (o_x, o_y) (also in pixels). The vertex’s window coordinates, (x_w, y_w, z_w), are given by

x_w = (p_x/2)x_d + o_x

y_w = (p_y/2)y_d + o_y

z_w = ((f - n)/2)z_d + (n + f)/2

是的，甚至窗口空间也是一个 3D 坐标系。窗口空间是 OpenGL 在其计算中使用的最终空间；窗口空间直接进入光栅器。这就是渲染的内容。

因此，根据 OpenGL ES 2.0 规范，在整个渲染管道中没有任何东西可以转换成纯 2D 空间。

WebGL 是一种 API，您可以将 4D 齐次坐标输入其中。 WebGL 绝不会执行任何“3D 到 2D 数学转换”，用户也不会。在 WebGL 中的任何一点都没有人将任何东西转换为 2D 坐标。二维值不是通过二维管道提供的； 4D 值通过 3D 管道提供。

因此，根据他自己的定义，WebGL 不是 2D API。

QED。