学堂 学堂 学堂公众号手机端
首页 技术正文

【WebGL】简单入门教程

lewis 1年前 (2024-04-05) 阅读数 3 #技术


第1章-介绍

WebGL 解决了用户在页面中绘制和渲染 3D 图形的功能，且使用户通过页面与三维图形交互成为可能，这项技术将在下一代开发用户易用直观界面中发挥重要的作用。在接下的几年，WebGL技术将广泛地应用于电子设备的移动终端，包括平板、手机设备，因此，WebGL 技术的学习显的特别重要。

涉及技术栈


HTML、HTML5JavaScriptGLSL ES语言第2章-初识WebGL2.1 手动绘制一个图形

实现的步骤添加一个画布元素获取到画布元素的基于webgl上下文环境对象使用对象中的API实现图形绘制代码
<body>
    <canvas id="cvs" width="200" height="200" style="border:">
      你的浏览器不支持画布元素
    </canvas>
    <script type="text/javascript">//获取画布元素
      var cvs = document.getElementById('cvs')
      //获取到元素的上下文环境对象
      var gl = cvs.getContext('webgl')

      //设置绘制图形填充的颜色
      gl.clearColor(1.0, 0.0, 0.0, 1.0)

      //调用缓存中值填充图形
      gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT)</script>
  </body>
2.2 使用着色器绘制图形

WebGL 中的坐标系统

着色器的介绍

着色器是使用 OpenGL ES Shading Language 语言编写的程序，负责记录像素点的位置和颜色，并由顶点着色器和片段着色器组成，通过用GLSL 编写这些着色器，并将代码文本传递给WebGL执行时编译，另外，顶点着色器和片段着色器的集合我们通常称之为着色器程序。

顶点着色器的功能是将输入顶点从原始坐标系转换到WebGL使用的缩放空间坐标系，每个轴的坐标范围从-1.0到1.0，顶点着色器对顶点坐标进行必要的转换后，保存在名称为gl_Position的特殊变量中备用。

片段着色器在顶点着色器处理完图形的顶点后，会被要绘制的每个图形的每个像素点调用一次，它的功能是确定像素的颜色值，并保存在名称为gl_FragColor的特殊变量中，该颜色值将最终绘制到图形像素的对应位置中。

代码
<body>
    <canvas id="cvs" width="200" height="200" style="border:">
      你的浏览器不支持画布元素
    </canvas>
    <script type="text/javascript">//获取画布元素
      var cvs = document.getElementById('cvs')
      //获取到元素的上下文环境对象
      var gl = cvs.getContext('webgl')

      //顶点着色器变量
      var VSHADER_SOURCE =
        'void main() {' +
        //定义点的坐标并转换成变量保存
        'gl_Position = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); ' +
        //设置缩放距离的直径
        'gl_PointSize = 10.0; ' +
        '} '

      //片段着色器变量
      var FSHADER_SOURCE =
        'void main() {' +
        //设置图形像素的颜色并保存
        'gl_FragColor = vec4(0.0, 1.0, 0.0, 1.0);' +
        '}'

      //新建一个用于装顶点字符串的着色器对象
      var vertShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER)
      //加载保存好的顶点代码字符串变量
      gl.shaderSource(vertShader, VSHADER_SOURCE)
      //编译顶点着色器
      gl.compileShader(vertShader)

      //新建一个用于装片段字符串的着色器对象
      var fragShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER)
      //加载保存好的片段代码字符串变量
      gl.shaderSource(fragShader, FSHADER_SOURCE)
      //编译片段着色器
      gl.compileShader(fragShader)

      //新建一个程序
      var shaderProgram = gl.createProgram()

      //分别附加两个已编译好的着色器对象
      gl.attachShader(shaderProgram, vertShader)
      gl.attachShader(shaderProgram, fragShader)

      //链接两个附件加好的着色器程序
      gl.linkProgram(shaderProgram)
      //开启程序的使用
      gl.useProgram(shaderProgram)

      //绘制指定位置的图形
      gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1)</script>
  </body>
第3章-绘制三角形3.1 多点绘制的方法

什么attribute 变量

它是一种存储限定符，表示定义一个attribute的全局变量，这种变量的数据将由外部向顶点着色器内传输，并保存顶点相关的数据，只有顶点着色器才能使用它。

使用attribute 变量在顶点着色器中，声明一个 attribute 变量。将 attribute 变量赋值给 gl_Position 变量。向 attribute 变量传输数据。使用缓存区关联attribute变量创建缓存区对象绑定缓存区对象将数据写入对象将缓存区对象分配给attribute变量开启attribute变量3.2 绘制三角形方法
<body>
    <canvas id="cvs" width="200" height="200" style="border:">
      你的浏览器不支持画布元素
    </canvas>
    <script type="text/javascript">//获取画布元素
      var cvs = document.getElementById('cvs')
      //获取到元素的上下文环境对象
      var gl = cvs.getContext('webgl')

      //顶点着色器变量
      var VSHADER_SOURCE =
        //使用存储限定符定义一个接受顶点坐标的变量
        'attribute vec4 a_Position;' +
        'void main() {' +
        //定义点的坐标并转换成变量保存
        'gl_Position = a_Position; ' +
        '} '

      //片段着色器变量
      var FSHADER_SOURCE =
        'void main() {' +
        //设置图形像素的颜色并保存
        'gl_FragColor = vec4(0.0, 1.0, 0.0, 1.0);' +
        '}'

      //新建一个用于装顶点字符串的着色器对象
      var vertShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER)
      //加载保存好的顶点代码字符串变量
      gl.shaderSource(vertShader, VSHADER_SOURCE)
      //编译顶点着色器
      gl.compileShader(vertShader)

      //新建一个用于装片段字符串的着色器对象
      var fragShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER)
      //加载保存好的片段代码字符串变量
      gl.shaderSource(fragShader, FSHADER_SOURCE)
      //编译片段着色器
      gl.compileShader(fragShader)

      //新建一个程序
      var shaderProgram = gl.createProgram()

      //分别附加两个已编译好的着色器对象
      gl.attachShader(shaderProgram, vertShader)
      gl.attachShader(shaderProgram, fragShader)

      //链接两个附件加好的着色器程序
      gl.linkProgram(shaderProgram)
      //开启程序的使用
      gl.useProgram(shaderProgram)
      //定义一个类型数组保存顶点坐标值
      var vertices = new Float32Array([0.0, 0.5, -0.5, -0.5, 0.5, -0.5])
      //先创建一个缓存对象
      var vertexBuffer = gl.createBuffer()
      //说明缓存对象保存的类型
      gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer)
      //写入坐标数据
      gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW)
      //获取到顶点着色器中变量
      var a_Position = gl.getAttribLocation(shaderProgram, 'a_Position')
      //将坐标值赋值给变量
      gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0)
      //开启变量值的使用
      gl.enableVertexAttribArray(a_Position)

      //绘制指定位置的图形
      gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3)</script>
  </body>
第4章-WebGL动画4.1 图形移动

平移原理
为了平移一个三角形，只需要对它的每个顶点进行移动，即每个顶点加上一个分量，得到一个新的坐标：
​​​X1=X+TX``Y1=Y+TY``Z1=Z+TZ​​

只需要着色器中为顶点坐标的每个分量加上一个常量就可以实现，当然这这修改在顶点着色器上。

uniform类型变量
用于保存和传输一致的数据，既可用于顶点，也可用于片断。
<body>
    <canvas id="cvs" width="200" height="200" style="border:">
      你的浏览器不支持画布元素
    </canvas>
    <script type="text/javascript">//获取画布元素
      var cvs = document.getElementById('cvs')
      //获取到元素的上下文环境对象
      var gl = cvs.getContext('webgl')

      //顶点着色器变量
      var VSHADER_SOURCE =
        //使用存储限定符定义一个接受顶点坐标的变量
        'attribute vec4 a_Position;' +
        //使用存储限定符定义一个接受一致偏移量的变量
        'uniform vec4 u_Translation;' +
        'void main() {' +
        //定义点的坐标并转换成变量保存
        'gl_Position = a_Position + u_Translation; ' +
        '} '

      //片段着色器变量
      var FSHADER_SOURCE =
        'void main() {' +
        //设置图形像素的颜色并保存
        'gl_FragColor = vec4(0.0, 1.0, 0.0, 1.0);' +
        '}'

      //新建一个用于装顶点字符串的着色器对象
      var vertShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER)
      //加载保存好的顶点代码字符串变量
      gl.shaderSource(vertShader, VSHADER_SOURCE)
      //编译顶点着色器
      gl.compileShader(vertShader)

      //新建一个用于装片段字符串的着色器对象
      var fragShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER)
      //加载保存好的片段代码字符串变量
      gl.shaderSource(fragShader, FSHADER_SOURCE)
      //编译片段着色器
      gl.compileShader(fragShader)

      //新建一个程序
      var shaderProgram = gl.createProgram()

      //分别附加两个已编译好的着色器对象
      gl.attachShader(shaderProgram, vertShader)
      gl.attachShader(shaderProgram, fragShader)

      //链接两个附件加好的着色器程序
      gl.linkProgram(shaderProgram)
      //开启程序的使用
      gl.useProgram(shaderProgram)
      //定义一个类型数组保存顶点坐标值
      var vertices = new Float32Array([0.0, 0.5, -0.5, -0.5, 0.5, -0.5])
      //先创建一个缓存对象
      var vertexBuffer = gl.createBuffer()
      //说明缓存对象保存的类型
      gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer)
      //写入坐标数据
      gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW)
      //获取到顶点着色器中变量
      var a_Position = gl.getAttribLocation(shaderProgram, 'a_Position')
      //将坐标值赋值给变量
      gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0)
      //开启变量值的使用
      gl.enableVertexAttribArray(a_Position)

      //定义各坐标点的统一偏移量
      var Tx = 0.2,
        Ty = 0.3,
        Tz = 0.0
      //获取到顶点着色器中uniform变量
      var u_Translation = gl.getUniformLocation(shaderProgram, 'u_Translation')
      //将多个偏移量赋值值给uniform变量
      gl.uniform4f(u_Translation, Tx, Ty, Tz, 0.0)

      //绘制指定位置的图形
      gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3)</script>
  </body>
4.2 图形旋转

旋转原理
为了描述一个图形的旋转过程，必须指明以下内容：

旋转轴(围绕X和Y轴旋转)旋转的方向(顺时针和逆时针)，负值是为顺时针，正值时为逆时针旋转的角度(图形经过的角度)


4.3 图形缩放

缩放的原理
通过改变原有图形中的矩阵值，实现图形的拉大和缩下效果，因此，只需要修改原有图形的矩阵值即可。

动画实现
需求：制作一个按旋转三角形的动画
效果：

屏幕刷新频率
图像在屏幕上更新的速度，也即屏幕上的图像每秒钟出现的次数，一般是60Hz的屏幕每16.7ms刷新一次。
动画原理
图像被刷新时，引起以连贯的、平滑的方式进行过渡变化。
核心方法

requestAnimationFrame(callback)
  //执行一个动画,并在下次绘制前调用callback回调函数更新该动画
第5章-WebGL颜色5.1 操作步骤介绍

颜色添加步骤在顶点着色器中定义一个接收外部传入颜色值的属性变量a_Color和用于传输获取到的颜色值变量v_Color在片段着色器中定义一个同一类型和名称的v_Color变量接收传顶点传入的值。重新传入到顶点坐标和颜色值的类型化数组将数组值传入缓存中并取出，赋值给顶点的两个变量接收缓存值并绘制图形和颜色vertexAttribPointer 方法

参数

说明

第1个参数

指定待分配attribute变量的存储位置

第2个参数

指定缓存区中每个顶点的分量个数（1~4）

第3个参数

类型有，无符号字节，短整数，无符号短整数，整型，无符号整型，浮点型

第4个参数

表示是否将非浮点型的数据归到[0,1][-1,1]区间

第5个参数

相邻两个顶点的字节数。默认为0

第6个参数

表示缓存区对象的偏移量（以字节为单位），attribute 变量从缓冲区中的何处开始存储

案例实现添加画布元素，并获取webGL对象，保存在变量中。定义着色器内容，并进行附件编译。使用缓存对象向顶点传入多个坐标数据。根据坐标数据绘制图像。5.2 着色器编译与图像绘制
<body>
    <canvas id="cvs" width="200" height="200" style="border:">
      你的浏览器不支持画布元素
    </canvas>
    <script type="text/javascript">//获取画布元素
      var cvs = document.getElementById('cvs')
      //获取到元素的上下文环境对象
      var gl = cvs.getContext('webgl')

      //顶点着色器变量
      var VSHADER_SOURCE =
        //使用存储限定符定义一个接受顶点坐标的变量
        'attribute vec4 a_Position;' +
        'attribute vec4 a_Color;' +
        'varying vec4 v_Color;' +
        'void main() {' +
        //定义点的坐标并转换成变量保存
        'gl_Position = a_Position; ' +
        'v_Color = a_Color; ' +
        '} '

      //片段着色器变量
      var FSHADER_SOURCE =
        'precision mediump float;' +
        'varying vec4 v_Color;' +
        'void main() {' +
        //设置图形像素的颜色并保存
        'gl_FragColor = v_Color ;' +
        '}'

      //新建一个用于装顶点字符串的着色器对象
      var vertShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER)
      //加载保存好的顶点代码字符串变量
      gl.shaderSource(vertShader, VSHADER_SOURCE)
      //编译顶点着色器
      gl.compileShader(vertShader)

      //新建一个用于装片段字符串的着色器对象
      var fragShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER)
      //加载保存好的片段代码字符串变量
      gl.shaderSource(fragShader, FSHADER_SOURCE)
      //编译片段着色器
      gl.compileShader(fragShader)

      //新建一个程序
      var shaderProgram = gl.createProgram()

      //分别附加两个已编译好的着色器对象
      gl.attachShader(shaderProgram, vertShader)
      gl.attachShader(shaderProgram, fragShader)

      //链接两个附件加好的着色器程序
      gl.linkProgram(shaderProgram)
      //开启程序的使用
      gl.useProgram(shaderProgram)
      //定义一个类型数组保存顶点坐标值
      var vertices = new Float32Array([
        //  x,   y,   red, green, blue
        0.0, 0.5, 1.0, 0.0, 0.0, -0.5, -0.5, 0.0, 1.0, 0.0, 0.5, -0.5, 0.0, 0.0,
        1.0,
      ])
      //先创建一个缓存对象
      var vertexBuffer = gl.createBuffer()
      //说明缓存对象保存的类型
      gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer)
      //写入坐标数据
      gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW)
      //获取到数组中单个元素的字节数
      var FSIZE = vertices.BYTES_PER_ELEMENT

      //获取到顶点着色器中变量
      var a_Position = gl.getAttribLocation(shaderProgram, 'a_Position')
      //将坐标值赋值给变量
      gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, FSIZE * 5, 0)
      //开启变量值的使用
      gl.enableVertexAttribArray(a_Position)

      //获取到顶点着色器中变量
      var a_Color = gl.getAttribLocation(shaderProgram, 'a_Color')
      //将坐标值赋值给变量
      gl.vertexAttribPointer(a_Color, 3, gl.FLOAT, false, FSIZE * 5, FSIZE * 2)
      //开启变量值的使用
      gl.enableVertexAttribArray(a_Color)

      //绘制指定位置的图形
      gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3)</script>
  </body>


版权声明

本文仅代表作者观点，不代表博信信息网立场。

上一篇：P地址扫描的作用及方法 下一篇：JavaScript闭包及其作用是什么，如何用代码说明
相关文章
lewis

lewis

作者文章
浏览更多
热门
最新文章
标签列表
Copyright boxinxx.com.Some Rights Reserved.