WebGL Sampler Obyektlari: Tekstura Filtrlash va O'rashni Aniq Nazorat Qilish

WebGL'da teksturalar 3D sahnalarga vizual tafsilot va realizm qo'shish uchun zarurdir. Teksturalardan oddiy foydalanish oson bo'lsa-da, optimal vizual sifat va unumdorlikka erishish ko'pincha teksturalardan namuna olish usulini aniq nazorat qilishni talab qiladi. WebGL sampler obyektlari bu nazoratni ta'minlaydi, bu sizga tekstura filtrlash va o'rash rejimlarini mustaqil ravishda sozlash imkonini beradi, bu esa vizual aniqlikni yaxshilashga va potentsial ravishda yuqori unumdorlikka olib keladi.

Sampler Obyektlari Nima?

Sampler obyektlari - bu tekstura namunasini olish parametrlarini, masalan, filtrlash (kattalashtirish va kichiklashtirish) va oʻrash rejimlari (teksturalarning chekkalarida qanday takrorlanishi yoki qisib qoʻyilishi) kabi parametrlarni oʻz ichiga olgan WebGL obyektlaridir. Sampler obyektlaridan oldin, bu parametrlar to'g'ridan-to'g'ri tekstura obyektining o'zida gl.texParameteri yordamida o'rnatilgan. Sampler obyektlari ushbu namuna olish parametrlarini tekstura ma'lumotlaridan ajratib, bir nechta afzalliklarni taqdim etadi:

• Kodning Tushunarliligi va Tartibi: Namuna olish parametrlari bitta obyektga guruhlangan bo'lib, bu kodni o'qish va qo'llab-quvvatlashni osonlashtiradi.
• Qayta Foydalanish Imkoniyati: Bir xil sampler obyektini bir nechta teksturalar bilan ishlatish mumkin, bu ortiqcha takrorlanishni kamaytiradi va o'zgartirishlarni soddalashtiradi. Tasavvur qiling, siz barcha skybox teksturalaringizda bir xil mipmapping sozlamalarini xohlaysiz. Sampler obyekti bilan sozlamalarni faqat bir joyda o'zgartirish kifoya.
• Unumdorlikni Optimizallashtirish: Ba'zi hollarda, drayverlar sampler obyektlaridan foydalanganda tekstura namunasini olishni samaraliroq optimallashtirishi mumkin. Bu kafolatlanmagan bo'lsa-da, potentsial afzallik hisoblanadi.
• Moslashuvchanlik: Turli obyektlar bir xil teksturadan turli xil namuna olish parametrlari bilan foydalanishi mumkin. Masalan, yer yuzasini chizishda yaqin masofadagi tafsilotlar uchun anizotrop filtrlash va uzoqdagi ko'rinishlar uchun trilinar filtrlash ishlatilishi mumkin, bularning barchasi bir xil balandlik xaritasi teksturasi, lekin turli xil sampler obyektlari bilan amalga oshiriladi.

Sampler Obyektlarini Yaratish va Ishlatish

Sampler Obyektini Yaratish

Sampler obyektini yaratish gl.createSampler() usuli yordamida juda oddiy:

            const sampler = gl.createSampler();

            

              
                Copy
              
            
          

Agar gl.createSampler() null qiymatini qaytarsa, brauzer katta ehtimol bilan kengaytmani qo'llab-quvvatlamaydi. Sampler obyektlari WebGL 2 ning bir qismi bo'lsa-da, ularga WebGL 1 da EXT_texture_filter_anisotropic kengaytmasi orqali kirish mumkin.

Sampler Parametrlarini O'rnatish

Sampler obyektiga ega bo'lgach, uning filtrlash va o'rash rejimlarini gl.samplerParameteri() yordamida sozlashingiz mumkin:

            gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.LINEAR);
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_WRAP_S, gl.REPEAT);
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_WRAP_T, gl.MIRRORED_REPEAT);

            

              
                Copy
              
            
          

Keling, ushbu parametrlarni tahlil qilaylik:

• gl.TEXTURE_MIN_FILTER: Render qilinayotgan obyekt teksturadan kichikroq bo'lganda teksturaning qanday filtrlashini belgilaydi. Variantlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
• gl.NEAREST: Eng yaqin qo'shni filtrlash (eng tez, lekin blokli).
• gl.LINEAR: Bilinar filtrlash (eng yaqin qo'shniga qaraganda silliqroq).
• gl.NEAREST_MIPMAP_NEAREST: Eng yaqin qo'shni filtrlash, eng yaqin mipmap darajasidan foydalanadi.
• gl.LINEAR_MIPMAP_NEAREST: Bilinar filtrlash, eng yaqin mipmap darajasidan foydalanadi.
• gl.NEAREST_MIPMAP_LINEAR: Eng yaqin qo'shni filtrlash, ikkita mipmap darajasi orasida chiziqli interpolyatsiya qiladi.
• gl.LINEAR_MIPMAP_LINEAR: Trilinar filtrlash (eng silliq mipmapping).
• gl.TEXTURE_MAG_FILTER: Render qilinayotgan obyekt teksturadan kattaroq bo'lganda teksturaning qanday filtrlashini belgilaydi. Variantlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
• gl.NEAREST: Eng yaqin qo'shni filtrlash.
• gl.LINEAR: Bilinar filtrlash.
• gl.TEXTURE_WRAP_S: Teksturaning S (U yoki X) koordinatasi bo'ylab qanday o'ralishini belgilaydi. Variantlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
• gl.REPEAT: Tekstura uzluksiz takrorlanadi. Bu o't yoki g'isht devorlari kabi takrorlanuvchi teksturalar uchun foydalidir. Yo'lga qo'llanilgan tosh yotqizilgan teksturani tasavvur qiling - gl.REPEAT toshlarning yo'l yuzasi bo'ylab cheksiz takrorlanishini ta'minlaydi.
• gl.MIRRORED_REPEAT: Tekstura takrorlanadi, lekin har bir takrorlanish aks ettiriladi. Bu ma'lum teksturalarda choklardan qochish uchun foydali bo'lishi mumkin. Chetlarni aralashtirishga yordam beradigan oynali aks ettirishli gulqog'oz naqshini o'ylab ko'ring.
• gl.CLAMP_TO_EDGE: Tekstura koordinatalari teksturaning chetiga qisib qo'yiladi. Bu teksturaning takrorlanishini oldini oladi va osmon yoki suv yuzalari kabi takrorlanmasligi kerak bo'lgan teksturalar uchun foydali bo'lishi mumkin.
• gl.TEXTURE_WRAP_T: Teksturaning T (V yoki Y) koordinatasi bo'ylab qanday o'ralishini belgilaydi. Variantlar gl.TEXTURE_WRAP_S bilan bir xil.

Sampler Obyektini Bog'lash

Sampler obyektini tekstura bilan ishlatish uchun uni tekstura birligiga bog'lashingiz kerak. WebGL bir nechta tekstura birliklariga ega, bu sizga bitta sheyderda bir nechta teksturalardan foydalanish imkonini beradi. gl.bindSampler() usuli sampler obyektini ma'lum bir tekstura birligiga bog'laydi:

            const textureUnit = 0; // Tekstura birligini tanlang (WebGL2'da 0-31, odatda WebGL1'da kamroq)
gl.activeTexture(gl.TEXTURE0 + textureUnit); // Tekstura birligini faollashtiring
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture); // Teksturani faol tekstura birligiga bog'lang
gl.bindSampler(textureUnit, sampler); // Samplerni tekstura birligiga bog'lang

            

              
                Copy
              
            
          

Muhim: Tekstura va samplerni bog'lashdan oldin to'g'ri tekstura birligini (gl.activeTexture yordamida) faollashtirganingizga ishonch hosil qiling.

Sheyderda Samplerdan Foydalanish

Sheyderingizda teksturaga kirish uchun sizga sampler2D uniformasi kerak bo'ladi. Shuningdek, tekstura va sampler bog'langan tekstura birligini ko'rsatishingiz kerak bo'ladi:

            // Vertex Sheyderi
attribute vec2 a_texCoord;
varying vec2 v_texCoord;

void main() {
  v_texCoord = a_texCoord;
  gl_Position = ...; // Sizning cho'qqi pozitsiyasini hisoblashingiz
}

// Fragment Sheyderi
precision mediump float;
uniform sampler2D u_texture;
varying vec2 v_texCoord;

void main() {
  gl_FragColor = texture2D(u_texture, v_texCoord); // Teksturadan namuna oling
}

            

              
                Copy
              
            
          

JavaScript kodingizda u_texture uniformasini to'g'ri tekstura birligiga o'rnating:

            const textureUniformLocation = gl.getUniformLocation(program, "u_texture");
gl.uniform1i(textureUniformLocation, textureUnit); // Uniformani tekstura birligiga o'rnating

            

              
                Copy
              
            
          

Misol: Mipmaplar bilan Tekstura Filtrlash

Mipmaplar - bu uzoq masofadagi obyektlarni render qilishda unumdorlikni oshirish va aliasingni kamaytirish uchun ishlatiladigan, teksturaning oldindan hisoblangan, pastroq aniqlikdagi versiyalari. Keling, sampler obyekti yordamida mipmappingni qanday sozlashni ko'rsatamiz.

            // Tekstura yaratish
const texture = gl.createTexture();
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);

// Tekstura ma'lumotlarini yuklash (masalan, rasmdan)
gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, image);

// Mipmaplarni yaratish
gl.generateMipmap(gl.TEXTURE_2D);

// Sampler obyekti yaratish
const sampler = gl.createSampler();

// Samplerni trilinar filtrlash uchun sozlash (eng yaxshi sifat)
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.LINEAR);

// O'rashni sozlash (masalan, takrorlash)
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_WRAP_S, gl.REPEAT);
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_WRAP_T, gl.REPEAT);

// Tekstura va samplerni bog'lash
const textureUnit = 0;
gl.activeTexture(gl.TEXTURE0 + textureUnit);
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
gl.bindSampler(textureUnit, sampler);

// Sheyderda tekstura uniformasini o'rnatish
const textureUniformLocation = gl.getUniformLocation(program, "u_texture");
gl.uniform1i(textureUniformLocation, textureUnit);

            

              
                Copy
              
            
          

Mipmappingsiz yoki to'g'ri filtrlashsiz, uzoqdagi teksturalar xira yoki aliased ko'rinishi mumkin. Trilinar filtrlash (gl.LINEAR_MIPMAP_LINEAR) mipmap darajalari o'rtasida chiziqli interpolyatsiya qilish orqali eng silliq natijalarni beradi. Boshlang'ich tekstura ma'lumotlarini yuklagandan so'ng teksturada gl.generateMipmap ni chaqirishga ishonch hosil qiling.

Misol: Anizotrop Filtrlash

Anizotrop filtrlash - bu qiya burchak ostida ko'rilgan teksturalarning vizual sifatini yaxshilaydigan tekstura filtrlash usuli. Bu standart mipmapping bilan yuzaga kelishi mumkin bo'lgan xiralik va artefaktlarni kamaytiradi. Anizotrop filtrlashdan foydalanish uchun sizga EXT_texture_filter_anisotropic kengaytmasi kerak bo'ladi.

            // Anizotrop filtrlash kengaytmasini tekshirish
const ext = gl.getExtension('EXT_texture_filter_anisotropic') || gl.getExtension('MOZ_EXT_texture_filter_anisotropic') || gl.getExtension('WEBKIT_EXT_texture_filter_anisotropic');

if (ext) {
  // Uskuna tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan maksimal anizotropiya qiymatini olish
  const maxAnisotropy = gl.getParameter(ext.MAX_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT);

  // Tekstura yaratish
  const texture = gl.createTexture();
  gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);

  // Tekstura ma'lumotlarini yuklash
  gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, image);

  // Mipmaplarni yaratish
  gl.generateMipmap(gl.TEXTURE_2D);

  // Sampler obyekti yaratish
  const sampler = gl.createSampler();

  // Samplerni trilinar filtrlash va anizotrop filtrlash uchun sozlash
  gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.LINEAR);
  gl.samplerParameterf(sampler, ext.TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT, maxAnisotropy); // Maksimal qo'llab-quvvatlanadigan anizotropiyadan foydalaning

  // O'rashni sozlash
  gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_WRAP_S, gl.REPEAT);
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_WRAP_T, gl.REPEAT);

  // Tekstura va samplerni bog'lash
  const textureUnit = 0;
gl.activeTexture(gl.TEXTURE0 + textureUnit);
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
gl.bindSampler(textureUnit, sampler);

  // Sheyderda tekstura uniformasini o'rnatish
  const textureUniformLocation = gl.getUniformLocation(program, "u_texture");
gl.uniform1i(textureUniformLocation, textureUnit);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu misolda biz avval anizotrop filtrlash kengaytmasini tekshiramiz. Keyin, gl.getParameter(ext.MAX_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT) yordamida uskuna tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan maksimal anizotropiya qiymatini olamiz. Nihoyat, gl.samplerParameterf yordamida sampler obyektida ext.TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT parametrini o'rnatamiz.

Anizotrop filtrlash, ayniqsa, yo'llar yoki yuqoridan ko'rilgan pollar kabi tik burchak ostida ko'rilgan yuzalarga qo'llaniladigan teksturalar uchun foydalidir.

Misol: Skyboxlar uchun Chetlarga Qisish

Skyboxlar ko'pincha kub xaritalaridan foydalanadi, bunda oltita tekstura atrofdagi kubning turli yuzlarini ifodalaydi. Skybox chekkalaridan namuna olayotganda, odatda teksturani takrorlashdan qochishni xohlaysiz. Mana, gl.CLAMP_TO_EDGE ni sampler obyekti bilan qanday ishlatish kerakligi:

            // Sizda kub xaritasi teksturasi (cubeTexture) bor deb faraz qilamiz

// Sampler obyekti yaratish
const sampler = gl.createSampler();

// Filtrlashni sozlash
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.LINEAR);

// O'rashni chetga qisish uchun sozlash
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_WRAP_S, gl.CLAMP_TO_EDGE);
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_WRAP_T, gl.CLAMP_TO_EDGE);
gl.samplerParameteri(sampler, gl.TEXTURE_WRAP_R, gl.CLAMP_TO_EDGE); // Kub xaritalari uchun R koordinatasini ham qisish kerak

// Tekstura va samplerni bog'lash
const textureUnit = 0;
gl.activeTexture(gl.TEXTURE0 + textureUnit);
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_CUBE_MAP, cubeTexture);
gl.bindSampler(textureUnit, sampler);

// Sheyderda tekstura uniformasini o'rnatish (samplerCube uniformasi uchun)
const textureUniformLocation = gl.getUniformLocation(program, "u_skybox");
gl.uniform1i(textureUniformLocation, textureUnit);

            

              
                Copy
              
            
          

Kub xaritalari uchun gl.TEXTURE_WRAP_S va gl.TEXTURE_WRAP_T bilan bir qatorda gl.TEXTURE_WRAP_R ni ham o'rnatishingiz kerak. Chetga qisish kub xaritasi yuzlarining chekkalarida har qanday choklar yoki artefaktlarning paydo bo'lishini oldini oladi.

WebGL1 uchun E'tiborga Olinadigan Jihatlar

Sampler obyektlari WebGL2 ning asosiy xususiyati bo'lsa-da, ular WebGL1 da EXT_texture_filter_anisotropic kabi kengaytmalar orqali mavjud. Sampler obyektlaridan foydalanishdan oldin kengaytmani tekshirishingiz va yoqishingiz kerak. Asosiy tamoyillar bir xil bo'lib qoladi, lekin siz kengaytma kontekstini boshqarishingiz kerak bo'ladi.

Unumdorlik Bo'yicha Mulohazalar

Sampler obyektlari potentsial unumdorlik afzalliklarini taklif qilishi mumkin bo'lsa-da, quyidagilarni hisobga olish muhim:

• Murakkablik: Anizotrop filtrlash kabi murakkab filtrlash usullaridan foydalanish hisoblash jihatidan qimmat bo'lishi mumkin. Ushbu usullar, ayniqsa, past darajadagi qurilmalarda unumdorlikka salbiy ta'sir qilmasligiga ishonch hosil qilish uchun kodingizni profillang.
• Tekstura Hajmi: Katta teksturalar ko'proq xotira talab qiladi va namuna olish uchun ko'proq vaqt talab qilishi mumkin. Xotiradan foydalanishni minimallashtirish va unumdorlikni oshirish uchun tekstura hajmlarini optimallashtiring.
• Mipmapping: Uzoq masofadagi obyektlarni render qilishda har doim mipmaplardan foydalaning. Mipmapping unumdorlikni sezilarli darajada yaxshilaydi va aliasingni kamaytiradi.
• Platformaga Xos Optimizatsiyalar: Turli platformalar va qurilmalar turli xil unumdorlik xususiyatlariga ega bo'lishi mumkin. Maqsadli auditoriyangiz uchun optimal sozlamalarni topish uchun turli filtrlash va o'rash rejimlari bilan tajriba o'tkazing. Masalan, mobil qurilmalar oddiyroq filtrlash variantlaridan foyda ko'rishi mumkin.

Eng Yaxshi Amaliyotlar

• Barqaror Namuna Olish uchun Sampler Obyektlaridan Foydalaning: Kodni qayta ishlatish va qo'llab-quvvatlashni osonlashtirish uchun bog'liq namuna olish parametrlarini sampler obyektlariga guruhlang.
• Kodingizni Profillang: Tekstura namunasini olish bilan bog'liq unumdorlikdagi to'siqlarni aniqlash uchun WebGL profillash vositalaridan foydalaning.
• Tegishli Filtrlash Rejimlarini Tanlang: Vizual sifat va unumdorlikni muvozanatlashtiradigan filtrlash rejimlarini tanlang. Trilinar filtrlash va anizotrop filtrlash eng yaxshi vizual sifatni ta'minlaydi, lekin hisoblash jihatidan qimmat bo'lishi mumkin.
• Tekstura Hajmlarini Optimizallashtiring: Keragidan kattaroq bo'lmagan teksturalardan foydalaning. Ikkining darajasi bo'lgan teksturalar (masalan, 256x256, 512x512) ba'zan yaxshiroq unumdorlikni taklif qilishi mumkin.
• Foydalanuvchi Sozlamalarini Hisobga Oling: Foydalanuvchilarga o'z qurilmalarida unumdorlikni optimallashtirish uchun tekstura filtrlash va sifat sozlamalarini o'zgartirish imkoniyatini bering.
• Xatoliklarni Boshqarish: Har doim kengaytma qo'llab-quvvatlanishini tekshiring va xatoliklarni chiroyli tarzda boshqaring. Agar ma'lum bir kengaytma qo'llab-quvvatlanmasa, zaxira mexanizmini taqdim eting.

Xulosa

WebGL sampler obyektlari tekstura filtrlash va o'rash rejimlarini boshqarish uchun kuchli vositalarni taqdim etadi. Ushbu usullarni tushunish va ulardan foydalanish orqali siz WebGL ilovalaringizning vizual sifati va unumdorligini sezilarli darajada yaxshilashingiz mumkin. Siz realistik 3D o'yin, ma'lumotlarni vizualizatsiya qilish vositasi yoki interaktiv san'at installyatsiyasini ishlab chiqayotgan bo'lsangiz ham, sampler obyektlarini o'zlashtirish sizga ajoyib va samarali vizual effektlar yaratish imkonini beradi. Har doim unumdorlik oqibatlarini hisobga olishni va sozlamalaringizni ilovangiz va maqsadli uskunalarning o'ziga xos ehtiyojlariga moslashtirishni unutmang.