WebGL技术储备指南

2015/12/22 · HTML5 · 1
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WebGL

原稿出处: Taobao前端团队(FED)-
叶斋   

图片 1

WebGL 是 HTML 伍 草案的一片段,能够使得 Canvas 渲染三个维度场景。WebGL
即便还未有广泛应用,但极具潜力和想象空间。本文是自己学习 WebGL
时梳理知识系统的产物,花点时间整理出来与大家大快朵颐。

WebGL 是 HTML 伍 草案的一局地,能够使得 Canvas 渲染三维场景。WebGL
即使还未有广泛应用,但极具潜力和设想空间。本文是自小编读书 WebGL
时梳理知识系统的产物,花点时间整理出来与我们享用。

WebGL 是 HTML 五 草案的一某些,能够使得 Canvas 渲染三个维度场景。WebGL
就算还没有广泛应用,但极具潜力和设想空间。本文是自身上学 WebGL
时梳理知识系统的产物,花点时间整理出来与我们享受。

一、前言

示例

WebGL 很酷,有以下 demos 为证:

探寻奥兹国
赛车游戏
泛舟的男孩(Goo
Engine Demo)

示例

示例

WebGL 很酷,有以下 demos 为证:

搜索奥兹国
赛车游戏
泛舟的男孩(Goo
Engine Demo)

      前几眼前仆后继第陆章的就学内容,先河读书复合变换的学问。

正文的对象

正文的预期读者是:面生图形学,熟识前端,希望明白或连串学习 WebGL
的同室。

本文不是 WebGL 的概述性文章,也不是全体详细的 WebGL
教程。本文只希望成为一篇供 WebGL 初学者使用的提纲。

WebGL 很酷,有以下 demos 为证:

正文的对象

正文的预料读者是:不熟稔图形学,熟稔前端,希望通晓或系统学习 WebGL
的同桌。

本文不是 WebGL 的概述性文章,也不是完全详细的 WebGL
教程。本文只愿意变成一篇供 WebGL 初学者使用的纲要。

 

技术储备指南,WebGL技术储备指南。Canvas

熟知 Canvas 的同校都驾驭,Canvas 绘图先要获取绘图上下文:

JavaScript

var context = canvas.getContext(‘2d’);

1
var context = canvas.getContext(‘2d’);

context上调用各个函数绘制图形,比如:

JavaScript

// 绘制左上角为(0,0),右下角为(50, 50)的矩形 context.fillRect(0, 0, 50,
50);

1
2
// 绘制左上角为(0,0),右下角为(50, 50)的矩形
context.fillRect(0, 0, 50, 50);

WebGL 同样必要获得绘图上下文:

JavaScript

var gl = canvas.getContext(‘webgl’); // 或 experimental-webgl

1
var gl = canvas.getContext(‘webgl’); // 或 experimental-webgl

而是接下去,借使想画一个矩形的话,就没这么简单了。实际上,Canvas
是浏览器封装好的一个制图环境,在实际上海展览中心开绘图操作时,浏览器仍旧须要调用
OpenGL API。而 WebGL API 大约正是 OpenGL API 未经封装,直接套了1层壳。

Canvas 的更多文化,可以参考:

  • JS
    权威指南的
    21.4 节或 JS
    高级程序设计中的
    15 章
  • W3CSchool
  • 阮一峰的 Canvas
    教程

搜寻奥兹国

Canvas

熟稔 Canvas 的同窗都知情,Canvas 绘图先要获取绘图上下文:

var context = canvas.getContext('2d');

context上调用各类函数绘制图形,比如:

// 绘制左上角为(0,0),右下角为(50, 50)的矩形
context.fillRect(0, 0, 50, 50);

WebGL 同样须求获得绘图上下文:

var gl = canvas.getContext('webgl'); // 或 experimental-webgl

可是接下去,假诺想画3个矩形的话,就没这么简单了。实际上,Canvas
是浏览器封装好的多少个制图环境,在事实上海展览中心开绘图操作时,浏览器照旧要求调用
OpenGL API。而 WebGL API 大概正是 OpenGL API 未经封装,直接套了1层壳。

Canvas 的越多学问,能够参照:

  • JS
    权威指南的
    21.4 节或 JS
    高级程序设计中的
    15 章
  • W3CSchool
  • 阮1峰的 Canvas
    教程

二、正文

矩阵变换

三个维度模型,从文件中读出来,到绘制在 Canvas 中,经历了往往坐标变换。

假使有一个最简单易行的模子:三角形,多个终端分别为(-壹,-一,0),(壹,-壹,0),(0,壹,0)。那七个数据是从文件中读出来的,是三角形最伊始的坐标(局地坐标)。如下图所示,右手坐标系。

图片 2

模型平时不会放在场景的原点,假如三角形的原点位于(0,0,-壹)处,未有转动或缩放,三个极端分别为(-壹,-1,-1),(一,-壹,-1),(0,1,-1),即世界坐标。

图片 3

制图三个维度场景必须钦赐3个观看者,假诺观察者位于(0,0,一)处而且看向三角形,那么两极分化相对于观察者的坐标为(-一,-一,-2),(壹,-一,-二),(0,一,-二),即视图坐标。

图片 4

观看者的眼眸是三个点(那是看破投影的前提),水平视角和垂直视角都以90度,视野范围(目力所及)为[0,2]在Z轴上,观察者能够看出的区域是三个四棱台体。

图片 5

将四棱台体映射为正规立方(CCV,中央为原点,边长为2,边与坐标轴平行)。顶点在
CCV 中的坐标,离它最后在 Canvas 中的坐标已经很类似了,假若把 CCV
的前表面看成 Canvas,那么最后三角形就画在图中洋红三角形的岗位。

图片 6

上述变换是用矩阵来进展的。

有的坐标 –(模型变换)-> 世界坐标 –(视图变换)-> 视图坐标
–(投影变换)–> CCV 坐标。

以(0,一,0)为例,它的齐次向量为(0,0,一,1),上述变换的代表经过能够是:

图片 7

地点八个矩阵依次是看破投影矩阵,视图矩阵,模型矩阵。四个矩阵的值分别取决于:观望者的意见和视野距离,观察者在世界中的状态(地方和样子),模型在世界中的状态(地方和可行性)。总计的结果是(0,壹,壹,二),化成齐次坐标是(0,0.五,0.5,壹),正是那么些点在CCV中的坐标,那么(0,0.伍)便是在Canvas中的坐标(认为
Canvas 中央为原点,长度宽度都为二)。

上边出现的(0,0,一,一)是(0,0,一)的齐次向量。齐次向量(x,y,z,w)可以代表三个维度向量(x,y,z)参加矩阵运算,通俗地说,w
分量为 1 时表示地方,w 分量为 0 时表示位移。

WebGL 未有提供任何有关上述变换的建制,开发者须要亲自总计顶点的 CCV
坐标。

至于坐标变换的越多内容,能够参见:

  • 处理器图形学中的5-7章
  • 改换矩阵@维基百科
  • 透视投影详解

比较复杂的是模型变换中的绕任意轴旋转(日常用四元数生成矩阵)和投影变换(下面的事例都没收涉及到)。

关于绕任意轴旋转和4元数,可以参见:

  • 肆元数@维基百科
  • 三个老外对4元数公式的辨证

关于齐次向量的越多内容,能够参照。

  • 微型计算机图形学的5.2节
  • 齐次坐标@维基百科

跑车游戏

矩阵变换

三个维度模型,从文件中读出来,到绘制在 Canvas 中,经历了反复坐标变换。

要是有八个最简便易行的模子:三角形,四个终端分别为(-壹,-一,0),(1,-一,0),(0,1,0)。那多少个数据是从文件中读出来的,是三角形最开端的坐标(局地坐标)。如下图所示,右手坐标系。

图片 8

模型日常不会放在场景的原点,假设三角形的原点位于(0,0,-一)处,未有转动或缩放,四个极点分别为(-1,-一,-一),(1,-壹,-一),(0,一,-一),即世界坐标。

图片 9

制图三个维度场景必须钦命1个阅览者,假若观察者位于(0,0,一)处而且看向三角形,那么三个极端相对于观望者的坐标为(-1,-1,-2),(1,-一,-二),(0,一,-2),即视图坐标。

图片 10

观望者的双眼是一个点(这是看破投影的前提),水平视角和垂直视角都以90度,视野范围(目力所及)为[0,2]在Z轴上,阅览者能够见到的区域是二个四棱台体。

图片 11

将四棱台体映射为行业内部立方(CCV,大旨为原点,边长为二,边与坐标轴平行)。顶点在
CCV 中的坐标,离它聊到底在 Canvas 中的坐标已经很类似了,假设把 CCV
的前表面看成 Canvas,那么最后三角形就画在图中珍珠白三角形的岗位。

图片 12

上述变换是用矩阵来进展的。

有的坐标 –(模型变换)-> 世界坐标 –(视图变换)-> 视图坐标
–(投影变换)–> CCV 坐标。

以(0,1,0)为例,它的齐次向量为(0,0,一,一),上述变换的象征经过能够是:

图片 13

地点八个矩阵依次是看破投影矩阵,视图矩阵,模型矩阵。八个矩阵的值分别取决于:观看者的理念和视野距离,观望者在世界中的状态(地方和自由化),模型在世界中的状态(地点和趋势)。总结的结果是(0,一,一,二),化成齐次坐标是(0,0.伍,0.五,1),正是以此点在CCV中的坐标,那么(0,0.伍)正是在Canvas中的坐标(认为
Canvas 宗旨为原点,长度宽度都为二)。

地方出现的(0,0,一,1)是(0,0,壹)的齐次向量。齐次向量(x,y,z,w)能够表示三个维度向量(x,y,z)参与矩阵运算,通俗地说,w
分量为 1 时表示地方,w 分量为 0 时表示位移。

WebGL 未有提供任何有关上述变换的体制,开发者须求亲自总计顶点的 CCV
坐标。

有关坐标变换的越多内容,能够参考:

  • 电脑图形学中的5-7章
  • 转移矩阵@维基百科
  • 透视投影详解

相比较复杂的是模型变换中的绕任意轴旋转(平时用4元数生成矩阵)和投影变换(上边的例证都没收涉及到)。

至于绕任意轴旋转和肆元数,能够参考:

  • 四元数@维基百科
  • 贰个鬼子对四元数公式的表达

至于齐次向量的越来越多内容,能够参见。

  • 电脑图形学的5.2节
  • 齐次坐标@维基百科

    
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Example一: 复合变换
**

着色器和光栅化

在 WebGL
中,开发者是经过着色器来成功上述变换的。着色器是运转在显卡中的程序,以
GLSL 语言编写,开发者须求将着色器的源码以字符串的样式传给 WebGL
上下文的相干函数。

着色器有二种,顶点着色器和片元(像素)着色器,它们成对现身。顶点着色器任务是吸收顶点的有的坐标,输出
CCV 坐标。CCV
坐标经过光栅化,转化为逐像素的多寡,传给片元着色器。片元着色器的任务是规定每一种片元的颜料。

终端着色器接收的是 attribute 变量,是逐顶点的多少。顶点着色器输出
varying 变量,也是逐顶点的。逐顶点的 varying
变量数据经过光栅化,成为逐片元的 varying
变量数据,输入片元着色器,片元着色器输出的结果就会呈现在 Canvas 上。

图片 14

着色器功效很多,上述只是基本功效。大多数炫酷的成效都以借助着色器的。若是你对着色器完全没有概念,能够试着明亮下1节
hello world 程序中的着色器再记念一下本节。

有关越来越多着色器的文化,能够参考:

  • GLSL@维基百科
  • WebGL@MSDN

泛舟的男孩(Goo
EngineDemo)

着色器和光栅化

在 WebGL
中,开发者是因此着色器来成功上述变换的。着色器是运营在显卡中的程序,以
GLSL 语言编写,开发者须求将着色器的源码以字符串的款型传给 WebGL
上下文的连锁函数。

着色器有三种,顶点着色器和片元(像素)着色器,它们成对出现。顶点着色器任务是收纳顶点的有些坐标,输出
CCV 坐标。CCV
坐标经过光栅化,转化为逐像素的数码,传给片元着色器。片元着色器的职分是分明各样片元的颜色。

极端着色器接收的是 attribute 变量,是逐顶点的数码。顶点着色器输出
varying 变量,也是逐顶点的。逐顶点的 varying
变量数据通过光栅化,成为逐片元的 varying
变量数据,输入片元着色器,片元着色器输出的结果就会体以往 Canvas 上。

图片 15

着色器功效很多,上述只是基本功效。超越三分之二炫酷的效劳都以依赖着色器的。即使您对着色器完全未有定义,能够试着明亮下一节
hello world 程序中的着色器再回顾一下本节。

有关越多着色器的学识,能够参考:

  • GLSL@维基百科
  • WebGL@MSDN

      
在书中,笔者为我们封装了壹套用于转移的矩阵对象:Matrix4对象。它涵盖以下三种办法:

程序

这壹节解释绘制上述场景(三角形)的 WebGL
程序。点以此链接,查看源代码,试图通晓一下。这段代码出自WebGL
Programming
Guide,小编作了部分修改以适应本文内容。假使一切符合规律,你看到的应当是底下那样:

图片 16

分解几点(即使从前不理解 WebGL ,多半会对上面包车型客车代码猜疑,无碍):

  1. 字符串 VSHADER_SOURCE 和 FSHADER_SOU翼虎CE
    是终端着色器和片元着色器的源码。能够将着色器掌握为有固定输入和出口格式的顺序。开发者需求事先编写好着色器,再依照一定格式着色器发送绘图命令。
  2. Part二 将着色器源码编写翻译为 program
    对象:先分别编写翻译顶点着色器和片元着色器,然后连接两者。假若编写翻译源码错误,不会报
    JS 错误,但能够通过其他API(如gl.getShaderInfo等)获取编译状态消息(成功与否,借使出错的错误音讯)。
JavaScript

// 顶点着色器 var vshader = gl.createShader(gl.VERTEX\_SHADER);
gl.shaderSource(vshader, VSHADER\_SOURCE);
gl.compileShader(vshader); // 同样新建 fshader var program =
gl.createProgram(); gl.attachShader(program, vshader);
gl.attachShader(program, fshader); gl.linkProgram(program);

<table>
<colgroup>
<col style="width: 50%" />
<col style="width: 50%" />
</colgroup>
<tbody>
<tr class="odd">
<td><div class="crayon-nums-content" style="font-size: 13px !important; line-height: 15px !important;">
<div class="crayon-num" data-line="crayon-5b8f14b3a671c960813930-1">
1
</div>
<div class="crayon-num crayon-striped-num" data-line="crayon-5b8f14b3a671c960813930-2">
2
</div>
<div class="crayon-num" data-line="crayon-5b8f14b3a671c960813930-3">
3
</div>
<div class="crayon-num crayon-striped-num" data-line="crayon-5b8f14b3a671c960813930-4">
4
</div>
<div class="crayon-num" data-line="crayon-5b8f14b3a671c960813930-5">
5
</div>
<div class="crayon-num crayon-striped-num" data-line="crayon-5b8f14b3a671c960813930-6">
6
</div>
<div class="crayon-num" data-line="crayon-5b8f14b3a671c960813930-7">
7
</div>
<div class="crayon-num crayon-striped-num" data-line="crayon-5b8f14b3a671c960813930-8">
8
</div>
<div class="crayon-num" data-line="crayon-5b8f14b3a671c960813930-9">
9
</div>
</div></td>
<td><div class="crayon-pre" style="font-size: 13px !important; line-height: 15px !important; -moz-tab-size:4; -o-tab-size:4; -webkit-tab-size:4; tab-size:4;">
<div id="crayon-5b8f14b3a671c960813930-1" class="crayon-line">
// 顶点着色器
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a671c960813930-2" class="crayon-line crayon-striped-line">
var vshader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a671c960813930-3" class="crayon-line">
gl.shaderSource(vshader, VSHADER_SOURCE);
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a671c960813930-4" class="crayon-line crayon-striped-line">
gl.compileShader(vshader);
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a671c960813930-5" class="crayon-line">
// 同样新建 fshader
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a671c960813930-6" class="crayon-line crayon-striped-line">
var program = gl.createProgram();
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a671c960813930-7" class="crayon-line">
gl.attachShader(program, vshader);
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a671c960813930-8" class="crayon-line crayon-striped-line">
gl.attachShader(program, fshader);
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a671c960813930-9" class="crayon-line">
gl.linkProgram(program);
</div>
</div></td>
</tr>
</tbody>
</table>
  1. program
    对象要求内定使用它,才足以向着色器传数据并绘制。复杂的次第常常有七个program 对 象,(绘制每一帧时)通过切换 program
    对象绘制场景中的差异作用。
JavaScript

gl.useProgram(program);

<table>
<colgroup>
<col style="width: 50%" />
<col style="width: 50%" />
</colgroup>
<tbody>
<tr class="odd">
<td><div class="crayon-nums-content" style="font-size: 13px !important; line-height: 15px !important;">
<div class="crayon-num" data-line="crayon-5b8f14b3a6720232020477-1">
1
</div>
</div></td>
<td><div class="crayon-pre" style="font-size: 13px !important; line-height: 15px !important; -moz-tab-size:4; -o-tab-size:4; -webkit-tab-size:4; tab-size:4;">
<div id="crayon-5b8f14b3a6720232020477-1" class="crayon-line">
gl.useProgram(program);
</div>
</div></td>
</tr>
</tbody>
</table>
  1. Part三 向正在利用的着色器传入数据,包涵逐顶点的 attribute
    变量和全局的 uniform 变量。向着色器传入数据必须使用
    ArrayBuffer,而不是健康的 JS 数组。
JavaScript

var varray = new Float32Array(\[-1, -1, 0, 1, -1, 0, 0, 1, 0\])

<table>
<colgroup>
<col style="width: 50%" />
<col style="width: 50%" />
</colgroup>
<tbody>
<tr class="odd">
<td><div class="crayon-nums-content" style="font-size: 13px !important; line-height: 15px !important;">
<div class="crayon-num" data-line="crayon-5b8f14b3a6723482450329-1">
1
</div>
</div></td>
<td><div class="crayon-pre" style="font-size: 13px !important; line-height: 15px !important; -moz-tab-size:4; -o-tab-size:4; -webkit-tab-size:4; tab-size:4;">
<div id="crayon-5b8f14b3a6723482450329-1" class="crayon-line">
var varray = new Float32Array([-1, -1, 0, 1, -1, 0, 0, 1, 0])
</div>
</div></td>
</tr>
</tbody>
</table>
  1. WebGL API 对 ArrayBuffer
    的操作(填充缓冲区,传入着色器,绘制等)都以通过 gl.ASportageRAY_BUFFEEscort实行的。在 WebGL 系统中又很多像样的图景。
JavaScript

// 只有将 vbuffer 绑定到 gl.ARRAY\_BUFFER,才可以填充数据
gl.bindBuffer(gl.ARRAY\_BUFFER, vbuffer); // 这里的意思是,向“绑定到
gl.ARRAY\_BUFFER”的缓冲区中填充数据 gl.bufferData(gl.ARRAY\_BUFFER,
varray, gl.STATIC\_DRAW); // 获取 a\_Position
变量在着色器程序中的位置,参考顶点着色器源码 var aloc =
gl.getAttribLocation(program, 'a\_Position'); // 将 gl.ARRAY\_BUFFER
中的数据传入 aloc 表示的变量,即 a\_Position
gl.vertexAttribPointer(aloc, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
gl.enableVertexAttribArray(aloc);

<table>
<colgroup>
<col style="width: 50%" />
<col style="width: 50%" />
</colgroup>
<tbody>
<tr class="odd">
<td><div class="crayon-nums-content" style="font-size: 13px !important; line-height: 15px !important;">
<div class="crayon-num" data-line="crayon-5b8f14b3a6727492492738-1">
1
</div>
<div class="crayon-num crayon-striped-num" data-line="crayon-5b8f14b3a6727492492738-2">
2
</div>
<div class="crayon-num" data-line="crayon-5b8f14b3a6727492492738-3">
3
</div>
<div class="crayon-num crayon-striped-num" data-line="crayon-5b8f14b3a6727492492738-4">
4
</div>
<div class="crayon-num" data-line="crayon-5b8f14b3a6727492492738-5">
5
</div>
<div class="crayon-num crayon-striped-num" data-line="crayon-5b8f14b3a6727492492738-6">
6
</div>
<div class="crayon-num" data-line="crayon-5b8f14b3a6727492492738-7">
7
</div>
<div class="crayon-num crayon-striped-num" data-line="crayon-5b8f14b3a6727492492738-8">
8
</div>
<div class="crayon-num" data-line="crayon-5b8f14b3a6727492492738-9">
9
</div>
</div></td>
<td><div class="crayon-pre" style="font-size: 13px !important; line-height: 15px !important; -moz-tab-size:4; -o-tab-size:4; -webkit-tab-size:4; tab-size:4;">
<div id="crayon-5b8f14b3a6727492492738-1" class="crayon-line">
// 只有将 vbuffer 绑定到 gl.ARRAY_BUFFER,才可以填充数据
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a6727492492738-2" class="crayon-line crayon-striped-line">
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vbuffer);
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a6727492492738-3" class="crayon-line">
// 这里的意思是,向“绑定到 gl.ARRAY_BUFFER”的缓冲区中填充数据
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a6727492492738-4" class="crayon-line crayon-striped-line">
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, varray, gl.STATIC_DRAW);
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a6727492492738-5" class="crayon-line">
// 获取 a_Position 变量在着色器程序中的位置,参考顶点着色器源码
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a6727492492738-6" class="crayon-line crayon-striped-line">
var aloc = gl.getAttribLocation(program, 'a_Position');
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a6727492492738-7" class="crayon-line">
// 将 gl.ARRAY_BUFFER 中的数据传入 aloc 表示的变量,即 a_Position
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a6727492492738-8" class="crayon-line crayon-striped-line">
gl.vertexAttribPointer(aloc, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
</div>
<div id="crayon-5b8f14b3a6727492492738-9" class="crayon-line">
gl.enableVertexAttribArray(aloc);
</div>
</div></td>
</tr>
</tbody>
</table>
  1. 向着色器传入矩阵时,是按列存款和储蓄的。能够相比较一下 mmatrix
    和矩阵变换壹节中的模型矩阵(第 3 个)。
  2. 极限着色器总计出的 gl_Position 正是 CCV
    中的坐标,比如最上边包车型大巴终端(清水蓝)的 gl_Position
    化成齐次坐标就是(0,0.五,0.伍,一)。
  3. 向终极着色器传入的只是多少个极点的水彩值,而三角形表面包车型地铁水彩渐变是由那五个颜色值内插出的。光栅化不仅会对
    gl_Position 实行,还会对 varying 变量插值。
  4. gl.drawArrays()方法使得缓冲区进行绘图,gl.TXC90IANGLES
    钦赐绘制三角形,也得以更改参数绘制点、折线等等。

有关 ArrayBuffer 的详细消息,能够参照:

  • ArrayBuffer@MDN
  • 阮一峰的 ArrayBuffer
    介绍
  • 张鑫旭的 ArrayBuffer
    介绍

关于 gl.T卡宴IANGLES
等此外绘制形式,能够参照下边那张图或那篇博文。

图片 17

本文的靶子

程序

那一节解释绘制上述情景(三角形)的 WebGL
程序。点本条链接,查看源代码,试图精通一下。那段代码出自WebGL
Programming
Guide,笔者作了壹部分改动以适应本文内容。如若一切不荒谬,你看来的相应是底下那样:

图片 18

释疑几点(假若从前不打听 WebGL ,多半会对上面包车型大巴代码质疑,无碍):

  1. 字符串 VSHADER_SOURCE 和 FSHADER_SOU昂CoraCE
    是终极着色器和片元着色器的源码。能够将着色器掌握为有定点输入和输出格式的次序。开发者必要事先编写好着色器,再根据一定格式着色器发送绘图命令。

  2. Part二 将着色器源码编写翻译为 program
    对象:先分别编写翻译顶点着色器和片元着色器,然后连接两者。假设编写翻译源码错误,不会报
    JS 错误,但足以经过别的API(如gl.getShaderInfo等)获取编写翻译状态新闻(成功与否,要是出错的错误音信)。

    // 顶点着色器
    var vshader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
    gl.shaderSource(vshader, VSHADER_SOURCE);
    gl.compileShader(vshader);
    // 同样新建 fshader
    var program = gl.createProgram();
    gl.attachShader(program, vshader);
    gl.attachShader(program, fshader);
    gl.linkProgram(program);
    
  3. program
    对象急需钦点使用它,才方可向着色器传数据并绘制。复杂的先后平日有三个program 对 象,(绘制每1帧时)通过切换 program
    对象绘制场景中的不一致功用。

    gl.useProgram(program);
    
  4. Part叁 向正在利用的着色器传入数据,蕴涵逐顶点的 attribute
    变量和大局的 uniform 变量。向着色器传入数据必须运用
    ArrayBuffer,而不是例行的 JS 数组。

    var varray = new Float32Array([-1, -1, 0, 1, -1, 0, 0, 1, 0])
    
  5. WebGL API 对 ArrayBuffer
    的操作(填充缓冲区,传入着色器,绘制等)都是经过 gl.A本田CR-VRAY_BUFFE凯雷德进行的。在 WebGL 系统中又很多近乎的情景。

    // 只有将 vbuffer 绑定到 gl.ARRAY_BUFFER,才可以填充数据
    gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vbuffer);
    // 这里的意思是,向“绑定到 gl.ARRAY_BUFFER”的缓冲区中填充数据
    gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, varray, gl.STATIC_DRAW);
    // 获取 a_Position 变量在着色器程序中的位置,参考顶点着色器源码
    var aloc = gl.getAttribLocation(program, 'a_Position');
    // 将 gl.ARRAY_BUFFER 中的数据传入 aloc 表示的变量,即 a_Position
    gl.vertexAttribPointer(aloc, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
    gl.enableVertexAttribArray(aloc);
    
  6. 向着色器传入矩阵时,是按列存款和储蓄的。能够相比较一下 mmatrix
    和矩阵变换一节中的模型矩阵(第 三 个)。

  7. 终点着色器总计出的 gl_Position 就是 CCV
    中的坐标,比如最上面包车型大巴极端(蔚蓝)的 gl_Position
    化成齐次坐标正是(0,0.伍,0.伍,一)。

  8. 向终极着色器传入的只是两极分化的颜料值,而三角形表面包车型大巴颜料渐变是由那多个颜色值内插出的。光栅化不仅会对
    gl_Position 进行,还会对 varying 变量插值。

  9. gl.drawArrays()方法使得缓冲区实行绘图,gl.TLacrosseIANGLES
    内定绘制三角形,也足以转移参数绘制点、折线等等。

至于 ArrayBuffer 的详细音讯,能够参考:

  • ArrayBuffer@MDN
  • 阮壹峰的 ArrayBuffer
    介绍
  • 张鑫旭的 ArrayBuffer
    介绍

至于 gl.T奥迪Q5IANGLES
等其他绘制方式,能够参考上面那张图或那篇博文。

图片 19

  1. Matrix4.setIdentity():
    将Matrix四实例化为单位矩阵
  2. Matrix四.setTranslate(x,y,z):
    将Matrix四实例设置为平移变换矩阵,在x轴平移距离为x,在y轴平移距离为y,在z轴平移距离为z;

  3. Matrix肆.setScale(x,y,z):
    将Matrix四实例设置为缩放变换矩阵,缩放因子分别为x,y,z;

  4. Matrix四.setRotate(angle,x,y,z):
    将Matrix四实例设置为旋转变换矩阵,角度为angle,旋转轴为(x,y,z);
  5. Matrix4.translate(x,y,z):
    将Matrix四实例本人乘以三个平移变换矩阵;
  6. Matrix四.rototate(angle,x,y,z):
    将Matrix四实例本人乘以二个旋转变换矩阵;
  7. Matrix肆.scale(x,y,z): 将Matrix四实例自身乘以四个缩放变换矩阵;
  8. Matrix4.set(m): 将Matrix4设置为m;
  9. Matrix四.elements:
    类型化数组包涵了Matrix四实例的矩阵元素;

    var modelMatrix = new Matrix4();
    modelMatrix.setRotate(ANGLE,0,0,1);
    modelMatrix.translate(Tx,0,0);

    … …

    gl.uniformMatrix4fv(u_ModelMatrix,false,modelMatrix.elements);

纵深检验

当多个外表重叠时,前边的模型会遮掩后边的模型。比如这些事例,绘制了三个交叉的三角形(
varray 和 carray 的尺寸变为 1八,gl.drawArrays 最终2个参数变为
陆)。为了简单,那么些事例去掉了矩阵变换进程,直接向着色器传入 CCV 坐标。

图片 20

图片 21

终点着色器给出了 6 个极端的 gl_Position ,经过光栅化,片元着色器获得了
2X 个片元(若是 X 为各样三角形的像素个数),每个片元都离散的 x,y
坐标值,还有 z 值。x,y 坐标正是三角形在 Canvas
上的坐标,但即便有五个颇具同样 x,y 坐标的片元同时出现,那么 WebGL
就会取 z 坐标值较小的足够片元。

在深度检查评定此前,必须在绘制前拉开三个常量。不然,WebGL 就会遵纪守法在 varray
中定义的逐条绘制了,前面包车型客车会覆盖前边的。

JavaScript

gl.enable(gl.DEPTH_TEST);

1
gl.enable(gl.DEPTH_TEST);

骨子里,WebGL 的逻辑是如此的:依次拍卖片元,借使渲染缓冲区(那里就是Canvas
了)的老大与近年来片元对应的像素还未曾绘制时,就把片元的颜色画到渲染缓冲区对应像素里,同时把片元的
z
值缓存在另贰个纵深缓冲区的一样地点;假诺当前缓冲区的对应像素已经绘制过了,就去查看深度缓冲区中对应地方的
z 值,如若当前片元 z 值小,就重绘,不然就扬弃当前片元。

WebGL 的那套逻辑,对精通蒙版(前边会说起)有部分增加援助。

正文的预期读者是:不熟知图形学,熟练前端,希望通晓或系统学习 WebGL
的同桌。

深度检测

当多少个外表重叠时,后边的模子会遮掩前面包车型地铁模型。比如本条事例,绘制了五个交叉的三角(
varray 和 carray 的尺寸变为 1捌,gl.drawArrays 最终三个参数变为
6)。为了不难,那么些例子去掉了矩阵变换进度,直接向着色器传入 CCV 坐标。

图片 22

图片 23

极端着色器给出了 陆 个极点的 gl_Position ,经过光栅化,片元着色器得到了
二X 个片元(假如 X 为每一个三角形的像素个数),各样片元都离散的 x,y
坐标值,还有 z 值。x,y 坐标就是三角形在 Canvas
上的坐标,但假设有多少个有着相同 x,y 坐标的片元同时出现,那么 WebGL
就会取 z 坐标值较小的要命片元。

在深度检验以前,必须在绘制前拉开二个常量。不然,WebGL 就会依照在 varray
中定义的顺序绘制了,后边的会覆盖前面包车型客车。

gl.enable(gl.DEPTH_TEST);

实则,WebGL 的逻辑是如此的:依次拍卖片元,即使渲染缓冲区(那里就是Canvas
了)的不行与方今片元对应的像素还尚未绘制时,就把片元的颜色画到渲染缓冲区对应像素里,同时把片元的
z
值缓存在另三个深度缓冲区的同一人置;假如当前缓冲区的应和像素已经绘制过了,就去查看深度缓冲区中对应地点的
z 值,假诺当前片元 z 值小,就重绘,不然就吐弃当前片元。

WebGL 的那套逻辑,对了然蒙版(前面会谈到)有壹些帮助。

 

顶点索引

gl.drawArrays()是遵从顶点的逐1绘制的,而
gl.drawElements()能够令着色器以1个索引数组为顺序绘制顶点。比如本条例子。

图片 24

那里画了五个三角,但只用了 陆个顶峰,有贰个终极被三个三角共用。那时急需树立索引数组,数组的种种成分表示顶点的索引值。将数组填充至gl.ELEMENT_ARRAY,然后调用
gl.drawElements()。

JavaScript

var iarray = new Uint8Array([0,1,2,2,3,4]); var ibuffer =
gl.createBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, ibuffer);
gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ibuffer);
gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, iarray, gl.STATIC_DRAW);

1
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4
var iarray = new Uint8Array([0,1,2,2,3,4]);
var ibuffer = gl.createBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, ibuffer);
gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ibuffer);
gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, iarray, gl.STATIC_DRAW);

本文不是 WebGL 的概述性著作,也不是完好详细的 WebGL
教程。本文只盼望变成壹篇供 WebGL 初学者使用的总纲。

顶点索引

gl.drawArrays()是比照顶点的相继绘制的,而
gl.drawElements()能够令着色器以一个索引数组为顺序绘制顶点。比如以此事例。

图片 25

此间画了四个三角,但只用了 两个极端,有1个巅峰被多少个三角共用。那时急需树立索引数组,数组的各样成分表示顶点的索引值。将数组填充至gl.ELEMENT_ARRAY,然后调用
gl.drawElements()。

var iarray = new Uint8Array([0,1,2,2,3,4]);
var ibuffer = gl.createBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, ibuffer);
gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ibuffer);
gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, iarray, gl.STATIC_DRAW);

         Example2:
动画

纹理

attribute
变量不仅能够传递顶点的坐标,还能传递其余任何逐顶点的多少。比如
HelloTriangle 程序把单个顶点的水彩传入了 a_Color,片元着色器收到
v_Color 后直接赋给 gl_FragmentColor,就决定了颜色。

attribute
变量还足以帮忙绘制纹理。绘制纹理的基本原理是,为种种终端钦命3个纹理坐标(在(0,0)与(一,壹,)的纺锤形中),然后传入纹理对象。片元着色器得到的是对应片元的内插后的纹路坐标,就利用这么些纹理坐标去纹理对象上取颜色,再画到片元上。内插后的纹路坐标很大概不凑巧对应纹理上的某部像素,而是在几个像素之间(因为平日的图片纹理也是离散),那时可能会通过相近几个像素的加权平均算出该像素的值(具体有多少种差别措施,能够参照)。

比如以此事例。

图片 26

纹理对象和缓冲区目的很类似:使用 gl 的 API 函数创立,需求绑定至常量
gl.A凯雷德RAY_BUFFER 和 gl.TEXTURE_贰D
,都通过常量对象向当中填入图像和数码。分歧的是,纹理对象在绑定时还亟需激活3个纹理单元(此处的gl.TEXTURE0),而
WebGL 系统匡助的纹理单元个数是很有限的(1般为 八 个)。

JavaScript

var texture = gl.createTexture();
gl.pixelStorei(gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL, 1);
gl.activeTexture(gl.TEXTURE0); gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR);
gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGB, gl.RGB, gl.UNSIGNED_BYTE,
textureImage); var sloc = gl.getUniformLocation(program, ‘u_Sampler’);
gl.uniform1i(sloc, 0);

1
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6
7
8
var texture = gl.createTexture();
gl.pixelStorei(gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL, 1);
gl.activeTexture(gl.TEXTURE0);
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR);
gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGB, gl.RGB, gl.UNSIGNED_BYTE, textureImage);
var sloc = gl.getUniformLocation(program, ‘u_Sampler’);
gl.uniform1i(sloc, 0);

片元着色器内声明了 sampler二D 类型的 uniform
变量,通过texture2D函数取样。

JavaScript

precision mediump float; uniform sampler2D u_Sampler; varying vec2
v_TexCoord; void main() { gl_FragColor = texture2D(u_Sampler,
v_TexCoord); };

1
2
3
4
5
6
precision mediump float;
uniform sampler2D u_Sampler;
varying vec2 v_TexCoord;
void main() {
  gl_FragColor = texture2D(u_Sampler, v_TexCoord);
};

Canvas

纹理

attribute
变量不仅可以传递顶点的坐标,还是可以传递其余任何逐顶点的数码。比如
HelloTriangle 程序把单个顶点的水彩传入了 a_Color,片元着色器收到
v_Color 后直接赋给 gl_FragmentColor,就决定了颜色。

attribute
变量还是能协理绘制纹理。绘制纹理的基本原理是,为各样终端钦点1个纹理坐标(在(0,0)与(1,1,)的四方形中),然后传入纹理对象。片元着色器得到的是对应片元的内插后的纹路坐标,就选择那一个纹理坐标去纹理对象上取颜色,再画到片元上。内插后的纹路坐标很只怕不正好对应纹理上的某部像素,而是在几个像素之间(因为普通的图形纹理也是离散),这时恐怕会经过周边多少个像素的加权平均算出该像素的值(具体有几各种分歧方法,能够参见)。

比如本条例子。

图片 27

纹理对象和缓冲区指标很接近:使用 gl 的 API 函数创造,须要绑定至常量
gl.ALANDRAY_BUFFER 和 gl.TEXTURE_贰D
,都由此常量对象向个中填入图像和数量。分化的是,纹理对象在绑定时还索要激活1个纹理单元(此处的gl.TEXTURE0),而
WebGL 系统帮忙的纹理单元个数是很不难的(1般为 八 个)。

var texture = gl.createTexture();
gl.pixelStorei(gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL, 1);
gl.activeTexture(gl.TEXTURE0);
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR);
gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGB, gl.RGB, gl.UNSIGNED_BYTE, textureImage);
var sloc = gl.getUniformLocation(program, 'u_Sampler');
gl.uniform1i(sloc, 0);

片元着色器内评释了 sampler2D 类型的 uniform
变量,通过texture2D函数取样。

precision mediump float;
uniform sampler2D u_Sampler;
varying vec2 v_TexCoord;
void main() {
  gl_FragColor = texture2D(u_Sampler, v_TexCoord);
};

 requestAnimationFrame(func):
请求浏览器在明天某时刻回调函数func以成功重绘。我们应该在回调函数最终再一次发起该请求。

掺杂与蒙版

透明效果是用混合机制成功的。混合机制与深度检查实验类似,也发出在准备向有些已填写的像素填充颜色时。深度检查测试通过相比较z值来明确像素的颜色,而掺杂机制会将二种颜色混合。比如本条例子。

图片 28

掺杂的依次是依照绘制的依次举办的,要是绘制的次第有转变,混合的结果平时也差别。假使模型既有非透明表面又有晶莹剔透表面,绘制透明表面时打开蒙版,其指标是锁定深度缓冲区,因为半晶莹剔透物体前边的实体如故得以见到的,假诺不那样做,半透明物体后边的实体将会被深度检验机制排除。

翻开混合的代码如下。gl.blendFunc办法钦命了交集的方法,那里的趣味是,使用源(待混合)颜色的
α 值乘以源颜色,加上 一-[源颜色的 α]乘以指标颜色。

JavaScript

gl.enable(gl.BLEND); gl.blendFunc(gl.SRC_ALPHA,
gl.ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

1
2
gl.enable(gl.BLEND);
gl.blendFunc(gl.SRC_ALPHA, gl.ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

所谓 α 值,正是颜色的第 四 个轻重。

JavaScript

var carray = new Float32Array([ 1,0,0,0.7,1,0,0,0.7,1,0,0,0.7,
0,0,1,0.4,0,0,1,0.4,0,0,1,0.4 ]);

1
2
3
4
var carray = new Float32Array([
  1,0,0,0.7,1,0,0,0.7,1,0,0,0.7,
  0,0,1,0.4,0,0,1,0.4,0,0,1,0.4
  ]);

深谙 Canvas 的同校都精通,Canvas 绘图先要获取绘图上下文:

掺杂与蒙版

透明效果是用混合机制完结的。混合机制与深度检查评定类似,也时有发生在打算向某些已填写的像素填充颜色时。深度检验通过比较z值来分明像素的颜料,而掺杂机制会将二种颜色混合。比如这一个事例。

图片 29

掺杂的次第是遵照绘制的顺序进行的,要是绘制的相继有转变,混合的结果平日也区别。若是模型既有非透明表面又有晶莹剔透表面,绘制透明表面时打开蒙版,其目标是锁定深度缓冲区,因为半透明物体后边的实体照旧得以见到的,假诺不这样做,半透明物体前边的物体将会被深度检查评定机制排除。

打开混合的代码如下。gl.blendFunc办法钦命了交集的不贰诀窍,那里的趣味是,使用源(待混合)颜色的
α 值乘以源颜色,加上 一-[源颜色的 α]乘以指标颜色。

gl.enable(gl.BLEND);
gl.blendFunc(gl.SRC_ALPHA, gl.ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

所谓 α 值,正是颜色的第 四 个轻重。

var carray = new Float32Array([
  1,0,0,0.7,1,0,0,0.7,1,0,0,0.7,
  0,0,1,0.4,0,0,1,0.4,0,0,1,0.4
  ]);
var tick = function() {
    currentAngle = animate(currentAngle);  // Update the rotation angle
    draw(gl, n, currentAngle, modelMatrix, u_ModelMatrix);   // Draw the triangle
    requestAnimationFrame(tick, canvas); // Request that the browser calls tick
};
tick();

浏览器的WebGL系统

WebGL 系统依次组成都部队分在既定规则下互匹合作。稍作梳理如下。

图片 30

那张图比较轻易,箭头上的文字表示
API,箭头方向大概表现了数码的流淌方向,不必深究。

var context = canvas.getContext(‘2d’);

浏览器的WebGL系统

WebGL 系统依次组成都部队分在既定规则下互般合作。稍作梳理如下。

图片 31

那张图相比自由,箭头上的文字表示
API,箭头方向大致表现了数码的流淌方向,不必深究。

 

光照

WebGL 未有为光照提供别的内置的措施,需求开发者在着色器中落成光照算法。

只然而有颜色的,模型也是有颜色的。在光照下,最后物体显示的颜料是两岸联手功能的结果。

完毕光照的措施是:将光照的数额(点光源的岗位,平行光的可行性,以及光的颜料和强度)作为
uniform 变量传入着色器中,将物体表面每种顶点处的法线作为 attribute
变量传入着色器,遵守光照规则,修订最后片元彰显的颜料。

光照又分为逐顶点的和逐片元的,两者的界别是,将法线光线交角因素位居顶点着色器初中完成学业生升学考试虑或然放在片元着色器初级中学结束学业生升学考试虑。逐片元光照更是涉笔成趣,二个极致的例证是:

图片 32

那时候,点光源在离开八个外部较近处,表面中心 A
处较亮,四周较暗。可是在逐顶点光照下,表面的颜料(的熏陶因子)是由顶点内插出来的,所以表面主旨也会比较暗。而逐片元光照直接使用片元的职位和法线计算与点光源的交角,由此表面中心会比较亮。

在context上调用各类函数绘制图形,比如:

光照

WebGL 未有为光照提供其余内置的主意,必要开发者在着色器中落到实处光照算法。

只然而有颜色的,模型也是有颜色的。在光照下,最后物体展现的颜色是相互壹起功能的结果。

兑现光照的点子是:将光照的数码(点光源的职责,平行光的样子,以及光的水彩和强度)作为
uniform 变量传入着色器中,将物体表面每种顶点处的法线作为 attribute
变量传入着色器,坚守光照规则,修订最终片元展现的水彩。

光照又分为逐顶点的和逐片元的,两者的分化是,将法线光线交角因素位居顶点着色器初级中学结业生升学考试虑或许放在片元着色器初级中学完成学业生升学考试虑。逐片元光照更是呼之欲出,三个无比的例证是:

图片 33

那时候,点光源在距离二个外表较近处,表面焦点 A
处较亮,四周较暗。可是在逐顶点光照下,表面包车型客车颜料(的熏陶因子)是由顶点内插出来的,所以表面大旨也会相比暗。而逐片元光照直接动用片元的岗位和法线总结与点光源的交角,因而表面宗旨会比较亮。

出于浏览器执行Tick()的小时是不可控的,我们须求让三角匀速的旋转,那么就须要控制时间:

复杂模型

复杂模型或许有囊括子模型,子模型也许与父模型有相对运动。比如开着雨刮器的小车,雨刮器的世界坐标是受父模型小车,和本人的景况共同决定的。若要计算雨刮器某顶点的岗位,要求用雨刮器相对汽车的模子矩阵乘上海汽车公司股份有限义务公司车的模型矩阵,再乘以顶点的片段坐标。

复杂模型也许有广大表面,恐怕每种表面使用的着色器就分歧。经常将模型拆解为组,使用同1着色器的外部为1组,先绘制同壹组中的内容,然后切换着色器。每便切换着色器都要重复将缓冲区中的数据分配给着色器中相应变量。

// 绘制左上角为(0,0),右下角为(50, 50)的矩形

复杂模型

复杂模型大概有囊括子模型,子模型恐怕与父模型有相对运动。比如开着雨刮器的小车,雨刮器的世界坐标是受父模型汽车,和本人的情事共同决定的。若要总计雨刮器某顶点的职位,须要用雨刮器相对汽车的模子矩阵乘SAIC车的模子矩阵,再乘以顶点的1对坐标。

复杂模型可能有好多外表,也许每一种表面使用的着色器就差别。常常将模型拆解为组,使用相同着色器的表面为1组,先绘制同一组中的内容,然后切换着色器。每一趟切换着色器都要双重将缓冲区中的数据分配给着色器中相应变量。

var g_last = Date.now();
function animate(angle) {
  // Calculate the elapsed time
  var now = Date.now();
  var elapsed = now - g_last;
  g_last = now;
  // Update the current rotation angle (adjusted by the elapsed time)
  var newAngle = angle + ANGLE_STEP * (elapsed / 1000.0);
  return newAngle %= 360;
}

动画

动画片的法则正是高效地擦除和重绘。常用的艺术是知名的
requestAnimationFrame
。不熟谙的同学,能够参见正美的介绍。

context.fillRect(0, 0, 50, 50);

动画

动画的原理就是全速地擦除和重绘。常用的法门是妇孺皆知的
requestAnimationFrame
。面生的同窗,能够参照正美的牵线。

 

WebGL库

脚下最风靡的 WebGL 库是
ThreeJS,很强大,官网,代码。

WebGL 同样须要得到绘图上下文:

WebGL库

当前最风靡的 WebGL 库是
ThreeJS,很有力,官网,代码。

三、结尾

调节工具

正如早熟的 WebGL 调试工具是WebGL
Inspector。

var gl = canvas.getContext(‘webgl’); // 或 experimental-webgl

调节工具

正如早熟的 WebGL 调节和测试工具是WebGL
Inspector。

     下周六继续创新第5章。

网络财富和本本

英文的有关 WebGL 的能源有众多,包涵:

  • learning webgl
  • WebGL@MDN
  • WebGL Cheat
    Sheet

国内最早的 WebGL 教程是由郝稼力翻译的,放在 hiwebgl 上,如今 hiwebgl
已经关门,但教程还是可以在这里找到。郝稼力近日营业着Lao3D。

国内已经出版的 WebGL 书籍有:

  • WebGL入门指南:其实是一本讲
    ThreeJS 的书
  • WebGL高级编制程序:勉强接受的一本
  • WebGL编制程序指南:极度可信赖的全面教程

末段再混合一点走私货品吧。读书时期笔者曾花了小半年岁月翻译了1本WebGL的书,也正是地点的第2本。这本书真的格外可信赖,网上各样课程里很多没说领会的东西,那本书说得很清楚,而且还提供了1份很完整的API文书档案。翻译那本书的进度也使本人收益匪浅。假如有同学愿意系统学一下
WebGL
的,提议购买一本(文青建议买英文版)。

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评论

图片 34

可是接下去,借使想画八个矩形的话,就没那样简单了。实际上,Canvas
是浏览器封装好的三个绘制环境,在实质上开始展览绘图操作时,浏览器依然须求调用
OpenGL API。而 WebGL API 大概就是 OpenGL API 未经封装,直接套了一层壳。

网络能源和本本

英文的关于 WebGL 的能源有众多,包含:

  • learning webgl
  • WebGL@MDN
  • WebGL Cheat
    Sheet

国内最早的 WebGL 教程是由郝稼力翻译的,放在 hiwebgl 上,近日 hiwebgl
已经倒闭,但教程还足以在这里找到。郝稼力方今营业着Lao3D。

境内曾经出版的 WebGL 书籍有:

  • WebGL入门指南:其实是壹本讲
    ThreeJS 的书
  • WebGL高级编制程序:还不易的一本
  • WebGL编制程序指南:10分可相信的周密教程

Canvas 的越多知识,能够参见:

JS
权威指南的
21.4 节或JS
高级程序设计中的
15 章

W3CSchool

阮1峰的 Canvas
教程

矩阵变换

三个维度模型,从文件中读出来,到绘制在 Canvas 中,经历了往往坐标变换。

借使有一个最简便的模子:三角形,多个极端分别为(-一,-一,0),(一,-1,0),(0,1,0)。那四个数据是从文件中读出来的,是三角形最开端的坐标(局部坐标)。如下图所示,右手坐标系。

图片 35

模型平日不会放在场景的原点,假若三角形的原点位于(0,0,-一)处,未有转动或缩放,三个顶峰分别为(-壹,-一,-一),(一,-一,-一),(0,一,-1),即世界坐标。

图片 36

绘图三个维度场景必须钦点一个观望者,若是观望者位于(0,0,1)处而且看向三角形,那么三个极点相对于旁观者的坐标为(-壹,-一,-二),(1,-一,-二),(0,一,-2),即视图坐标。

图片 37

观察者的眼眸是三个点(这是看破投影的前提),水平视角和垂直视角都以90度,视野范围(目力所及)为[0,2]在Z轴上,观望者能够看到的区域是多个四棱台体。

图片 38

将四棱台体映射为专业立方(CCV,中央为原点,边长为二,边与坐标轴平行)。顶点在
CCV 中的坐标,离它最后在 Canvas 中的坐标已经很相近了,若是把 CCV
的前表面看成 Canvas,那么最后三角形就画在图中橄榄棕三角形的职位。

图片 39

上述变换是用矩阵来开始展览的。

1部分坐标 –(模型变换)-> 世界坐标 –(视图变换)-> 视图坐标
–(投影变换)–> CCV 坐标。

以(0,一,0)为例,它的齐次向量为(0,0,一,一),上述变换的表示经过能够是:

图片 40

地点多少个矩阵依次是看破投影矩阵,视图矩阵,模型矩阵。七个矩阵的值分别取决于:观察者的看法和视野距离,观察者在世界中的状态(地方和大势),模型在世界中的状态(地方和样子)。总结的结果是(0,1,一,二),化成齐次坐标是(0,0.伍,0.5,一),正是其一点在CCV中的坐标,那么(0,0.5)正是在Canvas中的坐标(认为
Canvas 中央为原点,长度宽度都为二)。

上面出现的(0,0,1,1)是(0,0,一)的齐次向量。齐次向量(x,y,z,w)能够代表三维向量(x,y,z)参预矩阵运算,通俗地说,w
分量为 壹 时表示地点,w 分量为 0 时表示位移。

WebGL 未有提供其余关于上述变换的机制,开发者供给亲自总结顶点的 CCV
坐标。

关于坐标变换的更加多内容,可以参照:

总结机图形学中的5-7章

转换矩阵@维基百科

透视投影详解

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