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关于javascript:和得物技术一起走进Web3D的世界1-画个立方体吧

jiezi

须要理解一下的前置常识(上面是举荐浏览的链接)

GLSL github.com/wshxbqq/GLS…

Shader thebookofshaders.com/01/

矩阵 bk.tw.lvfukeji.com/wiki/%E7%9F…

齐次坐标 bk.tw.lvfukeji.com/wiki/%E9%BD…

最终成果

step1: 建设 webgl 渲染上下文

这个就是简略的获取 dom 而后获取上下文 (留神下这里因为是画 3d 所以要开启深度检测)

const canvasDom = document.getElementById('canvas')
gl = canvasDom.getContext('webgl')

// 开启深度检测
gl.enable(gl.DEPTH_TEST)

step2: 创立顶点着色器与片元着色器

对于着色器 shader 是一个超级大的话题(举荐看 TheBooksOfShader，难堪的是作者没写完)。

大抵能够这么了解：

• 顶点着色器确定了画布上点的地位

• 3d 世界中根底的几何图形是三角形，片元着色器代表了区域的表现形式

先看一下 webgl 的坐标系，z+ 轴是面向咱们的视角：

上面这段是顶点着色器：

const Vertex = `
        attribute vec3 vPosition;
        void main() { 
            gl_PointSize = 1.0; 
            gl_Position =  mat4(1,0, 0, 0 ,0, 0.52, -0.85, 0, 0, 0.85, 0.52, 0, 0, 0, 0,1)*mat4(0.52,0, 0.85, 0 ,0, 1, 0, 0, -0.85, 0, 0.52, 0, 0, 0, 0,1)*vec4(vPosition, 1);
        }
    `

attribute：只能存在于 vertex shader 中, 个别用于保留顶点或法线数据, 它能够在数据缓冲区中读取数据。

vec3 vPosition 定义了一个 3 维向量
因为 3d 空间一个点(x,y,z)

mat4(1,0, 0, 0 ,0, 0.52, -0.85, 0, 0, 0.85, 0.52, 0, 0, 0, 0,1)是一个齐次矩阵 示意绕 y 轴旋转 45 度

mat4(0.52,0, 0.85, 0 ,0, 1, 0, 0, -0.85, 0, 0.52, 0, 0, 0, 0,1)示意绕 z 轴旋转 45 度

这样咱们能力看到 3d 的成果。

上面这个就是编译 shader，固定套路记住就好了 (开发中不大会用原生手写 webgl）

const vertexShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
    gl.shaderSource(vertexShader, Vertex);
    gl.compileShader(vertexShader);

上面这段是片元着色器：

const Fragment = `
        #ifdef GL_ES
        precision highp float;
        #endif
        void main() {gl_FragColor = vec4(1.0,0,0,1.0);
        }
    `

示意的意思是画布上的色彩是红色 vec4(1.0,0,0,1.0) 而后也是固定套路：

const fragmentShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
    gl.shaderSource(fragmentShader, Fragment);
    gl.compileShader(fragmentShader);

step3: 创立一个程序

记住就好, 就是调用 api

const program = gl.createProgram();

step4: 链接程序与着色器

记住就好, 就是调用 api

gl.attachShader(program, vertexShader);
gl.attachShader(program, fragmentShader);
gl.linkProgram(program);
gl.useProgram(program);

step5: 建设缓冲数据

cube 是用来获取顶点坐标

剩下的都是套路，api 就不开展了，能够去 mdn 上查阅

//cube 是用来获取顶点坐标
function cube(size = 1.0) {
        const h = 0.5 * size;
        const vertices = [[-h, -h, -h],
            [-h, h, -h],
            [h, h, -h],
            [h, -h, -h],
            [-h, -h, h],
            [-h, h, h],
            [h, h, h],
            [h, -h, h],
        ];
        const positions = [];
        function quad(a, b, c, d, e, f, g, h) {[a, b, c, d, e, f, g, h].forEach((i) => {positions.push(vertices[i]);
            });
        }
        quad(0, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 0);
        quad(4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 4);
        quad(1, 2, 2, 6, 6, 5, 5, 1);
        quad(0, 3, 3, 7, 7, 4, 4, 0);
        quad(0, 1, 1, 5, 5, 4, 4, 0);
        quad(3, 7, 7, 6, 6, 2, 2, 3);
        return {positions};
    }
    const geometry = cube(1.0);
    console.log(geometry)
    const points = new Float32Array(geometry.positions.flat());
    const bufferId = gl.createBuffer();
    gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, bufferId);
    gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, points, gl.STATIC_DRAW);

step6 渲染

const Position = gl.getAttribLocation(program, 'vPosition');// 获取顶点着色器中的 position 变量的地址
gl.vertexAttribPointer(Position, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);// 给变量设置长度和类型
gl.enableVertexAttribArray(Position);// 激活这个变量

gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT)
gl.drawArrays(gl.LINES, 0, 48)

gl.drawArrays(gl.LINES, 0, 48)就是渲染的 api

webgl 中有 7 种图元 (示意怎么画)

gl.POINTS 孤立点 绘制一系列点

gl.LINES 绘制一系列独自线段。每两个点作为端点，线段之间不连贯

gl.LINE_STRIP 间断线段 绘制一个线条。即，绘制一系列线段，上一点连贯下一点

gl.LINE_LOOP 间断线圈 绘制一个线圈。即，绘制一系列线段，上一点连贯下一点，并且最初一点与第一个点相连

gl.TRIANGLES 孤立三角形

gl.TRIANGLE_STRIP 三角带

gl.TRIANGLE_FAN 三角扇

0，48 示意从 0 取 48 个点绘制

总结

上述过程就是一个残缺的 webgl 绘画流程。

残缺的代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>3D 立方体 </title>
</head>

<body>
    <canvas id='canvas' width="800" height="800"></canvas>
</body>
<script>

    // 第一步 创立 webgl 上下文
    const canvasDom = document.getElementById('canvas')
    gl = canvasDom.getContext('webgl')

    // 开启深度检测
    gl.enable(gl.DEPTH_TEST)
    console.log(gl)

    // 第二步 创立顶点着色器与片元着色器
    const Vertex = `
        attribute vec3 vPosition;
        void main() { 
            gl_PointSize = 1.0; 
            gl_Position =  mat4(1,0, 0, 0 ,0, 0.52, -0.85, 0, 0, 0.85, 0.52, 0, 0, 0, 0,1)*mat4(0.52,0, 0.85, 0 ,0, 1, 0, 0, -0.85, 0, 0.52, 0, 0, 0, 0,1)*vec4(vPosition, 1);
        }
    `

    const vertexShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
    gl.shaderSource(vertexShader, Vertex);
    gl.compileShader(vertexShader);

    const Fragment = `
        #ifdef GL_ES
        precision highp float;
        #endif
        void main() {gl_FragColor = vec4(1.0,0,0,1.0);
        }
    `

    const fragmentShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
    gl.shaderSource(fragmentShader, Fragment);
    gl.compileShader(fragmentShader);

    // 第三步 创立程序对象
    const program = gl.createProgram();

    // 第四步 链接程序与着色器
    gl.attachShader(program, vertexShader);
    gl.attachShader(program, fragmentShader);

    gl.linkProgram(program);
    gl.useProgram(program);

    // 第五步 建设缓冲数据
    function cube(size = 1.0) {
        const h = 0.5 * size;
        const vertices = [[-h, -h, -h],
            [-h, h, -h],
            [h, h, -h],
            [h, -h, -h],
            [-h, -h, h],
            [-h, h, h],
            [h, h, h],
            [h, -h, h],
        ];

        const positions = [];
        function quad(a, b, c, d, e, f, g, h) {[a, b, c, d, e, f, g, h].forEach((i) => {positions.push(vertices[i]);
            });
        }

        quad(0, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 0);
        quad(4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 4);
        quad(1, 2, 2, 6, 6, 5, 5, 1);
        quad(0, 3, 3, 7, 7, 4, 4, 0);
        quad(0, 1, 1, 5, 5, 4, 4, 0);
        quad(3, 7, 7, 6, 6, 2, 2, 3);

        return {positions};
    }

    const geometry = cube(1.0);

    console.log(geometry)

    const points = new Float32Array(geometry.positions.flat());
    const bufferId = gl.createBuffer();
    gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, bufferId);
    gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, points, gl.STATIC_DRAW);

    // 第六步 渲染
    const Position = gl.getAttribLocation(program, 'vPosition');// 获取顶点着色器中的 position 变量的地址
    gl.vertexAttribPointer(Position, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);// 给变量设置长度和类型
    gl.enableVertexAttribArray(Position);// 激活这个变量

    gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT)
    gl.drawArrays(gl.LINES, 0, 48)
</script>

</html>

文|alex
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