WebGL学习笔记(一)


绘制二维图形(2D图形)

经过一下三个步骤

  1. 获取 元素;
  2. 向该元素强求二维图形的“绘图上下文”;
  3. 在绘图上下文上调用相应的绘图函数,以绘制二维图形;

简单js程序代码

//DrawRectangle.js
function(){
    //获取<canvas>元素
    var canvas = document.getElementById('example');//example是在html文件中定义的canvas元素的id;
    if(!canvas){
        console.log('Failed to review the <canvas> element');
        return;
    }
    
    //获取绘制二维图形的绘图上下文
    var ctx = canvas.getContext('2d');
    
    //绘制蓝色矩形
    ctx.fillSyle = 'rgba(0,0,255,1.0)';//设置填充颜色为蓝色,r:红;g:绿;b:蓝;a:透明度;
    ctx.fillRect(120,10,150,150);//使用填充颜色填充矩形
}

简单html文件代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
 <meta charset="utf-8" />
 <title>Clear canvas</title>
</head>

<body onload="main()">
 <canvas id="webgl" width="400" height="400">
 Please use the browser supporting "canvas"
 </canvas>
 
 <script src="../lib/webgl-utils.js"></script>
 <script src="../lib/webgl-debug.js"></script>
 <script src="../lib/cuon-utils.js"></script>
 <script src="HelloCanvas.js"></script>
</body>
</html>

其中onload="main()"表示在body执行结束之后执行main()函数,而main()函数在HelloCanvas文件中,因此这也是进入HelloCanvas文件的入口;

绘制实例(一个点)

和之前的以RGB的形式指定WebGL的背景色不一样,这里不能直接使用先指定绘图颜色再绘制的方式。WebGL依赖于一种新的方式成为着色器的绘图机制。

着色器分为以下两种:

1. 顶点着色器

var VSHADER_SOURCE=
    'void main() {\n' +
    'gl_Position = vec4(0.0,0.0,0.0,1.0);\n' +//设置坐标
    'gl_PointSize = 10.0;\n' +//设置尺寸
    '}\n';
  1. gl_position变量必须被赋值,且其数据类型是float型。gl_PointSize并不是必须的,若不赋值,着色器就会为其取默认值1.0。
  2. vec4表示的是齐次坐标。(x,y,z,w):x y z表示点的位置坐标,w为0时表示向量,w为1时表示点;

2. 片元着色器

var FSHADER_SOURCE=
    'void main() {\n' +
    'gl_FragColor = vec4(1.0,0.0,0.0,1.0);\n' +//设置颜色
    '}\n';
  1. 片元就类似于屏幕上的一个像素(严格说其包括像素的位置、颜色和其他信息)
  2. gl_FragColor变量是片元着色器唯一的内置变量,控制着像素在屏幕上的最终颜色。

在代码中,着色器程序是以字符串的形式“嵌入”在javascript文件中,在程序真正开始运行前它就已经设置好了。

初始化着色器

重要: WebGL程序包括运行在浏览器中的JavaScript和运行在WebGL系统的着色器程序这两个部分。

绘制操作

  1. 使用gl.drawArrays(gl.POINTS,0,1);来绘制各种图形
  2. 参数:mode-绘制方式(有gl.POINTS,gl.LINES,gl.TRIANGLES,gl.LINE_LOOP等等),first-指定从哪个顶点开始绘制(整数型),count-指定绘制需要用到多少个顶点(整数型)
  3. 程序调用gl.drawArray()时,着色器将被执行count次,每次处理一个顶点。一旦顶点着色器执行完后,片元着色器就会开始执行。

程序的执行流程

  1. 浏览器
  2. 执行加载js程序
  3. 执行WebGL的相关方法(顶点着色器、片元着色器,分别逐顶点、逐片元操作)
  4. 渲染到颜色缓冲区->显示在浏览器上。

main()函数的执行流程

  1. 获取 元素
  2. 获取WebGL绘图上下文
  3. 初始化着色器(顶点、片元)
  4. 设置 背景色
  5. 清除 (通过前面设置的背景色进行填充实现)
  6. 绘图

将位置信息从js程序中传给顶点着色器

  1. 使用attribute变量:传输的是那些与顶点相关的数据

  2. 使用uniform变量:传输的是那些对于所有顶点都相同的数据

使用attribute变量

  1. 在顶点着色器中,声明attribute变量;

    var VSHADER_SOURCE=
        'attribute vec4 a_Position;\n' +
        'void main() {\n' +
        'gl_Position = a_Position;\n' +//设置坐标
        'gl_PointSize = 10.0;\n' +//设置尺寸
        '}\n';
    

    attribute:存储限定符;

    vec4:类型(数组)

    a_Position:变量名

  2. 将attribute变量赋值给gl_Position变量;

    //获取attribute变量的存储位置
    var a_Position = gl.getAttributeLocation(gl.program,'a_Position');
    if(a_Position < 0) {
     console.log('Failed to get the storage location of a_Position');
     return;
    }
    

    gl.program:程序对象(包括顶点着色器好片元着色器)

    a_Position:想要获取处处地址的attribute变量的名称

  3. 向attribute变量传输数据;

    //将顶点位置传输给attribute变量
    gl.vertexAttrib3f(a_Position,0.0,0.0,0.0);
    

    a_Position:attribute变量的存储地址

    后三个参数:x、y、z坐标值

    省略了w透明度分量,函数会默认将第四个分量设置为1.0。

使用uniform变量

改变点的颜色可以使用uniform变量实现

  1. 在片元着色器中准备uniform变量;

    var FSHADER_SOURCE=
    'precision mediump float;\n' +
    'uniform vec4 u_FragColor;\n' +//uniform变量
    'void main() {\n' +
    'gl_FragColor = vec4(1.0,0.0,0.0,1.0);\n' +//设置颜色
    '}\n';
    
  2. 用这个uniform变量想gl_FragColor赋值;

    //获取attribute变量的存储位置
    var u_FragColor = gl.getUniformLocation(gl.program,'u_FragColor');
    if(u_FragColor < 0) {
    console.log('Failed to get the storage location of u_FragColor');
    return;
    }
    
  3. 将颜色数据从javascript传给uniform变量;

    gl.uniform4f(u_FragColor,rgba[0],rgba[1],rgba[2],rgba[3]);
    

响应鼠标点击事件动态画点

  1. 在main()函数里面注册鼠标点击事件相应函数(匿名函数)。
//注册鼠标点击事件响应函数
canvas.onmousedown = function(ev) { click(ev,gl,canvas,a_Position); };
  1. click函数完成了什么

    1. 获取鼠标点击的位置并存储在一个数组中;
    2. 清空
    3. 格局数组的每个元素,在响应的位置绘制点;
  2. 不能直接使用鼠标点击位置原因

    1. 鼠标点击位置是在“浏览器客户区”中的坐标,而不是在 中的坐标。

    1. 的坐标系统和WebGL的坐标系统,其原点位置和Y轴的正方向都不一样。

    将坐标从浏览器客户区坐标系下转换到canvas坐标系下

    var x = ev.clientX;
    var y = ev.clientY;
    var rect = ev.target.getBoundingClientRect();
    

    将坐标从canvas坐标系下转换到WebGL下

    x = ((x - rect.left) - canvas.width/2)/(canvas.width/2);//<canvas>的中心点坐标是(canvas.height/2, canvas.width/2);
    
    y = (canvas.height/2 - (y - rect.top))/(canvas.height/2);
    


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