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  WebGL - 颜色

  • 简述

    在我们之前的所有示例中，我们通过将所需的颜色值分配给gl_FragColor变量来为对象应用颜色。除此之外，我们可以为每个顶点定义颜色——就像顶点坐标和索引一样。本章以一个例子来演示如何使用 WebGL 将颜色应用于四边形。

  • 应用颜色

    要应用颜色，您必须使用 JavaScript 数组中的 RGB 值为每个顶点定义颜色。您可以为所有顶点分配相同的值以使对象具有独特的颜色。定义颜色后，您必须创建一个颜色缓冲区并将这些值存储在其中，并将其关联到顶点着色器属性。
    在顶点着色器中，连同坐标属性（保存顶点的位置），我们定义了一个属性和一个变量来处理颜色。
    color属性保存每个顶点的颜色值，varying是作为输入传递给片段着色器的变量。因此，我们必须将颜色值分配给varying。
    在片段着色器中，保存颜色值的 varying 被分配给gl_FragColor ，它保存对象的最终颜色。

  • 应用颜色的步骤

    需要以下步骤来创建 WebGL 应用程序来绘制四边形并为其应用颜色。
    第 1 步 - 准备画布并获取 WebGL 渲染上下文
    在此步骤中，我们使用getContext()获取 WebGL 渲染上下文对象。
    第 2 步 - 定义几何并将其存储在缓冲区对象中
    可以用两个三角形画出一个正方形。因此，在本例中，我们提供了两个三角形（具有一条公共边）的顶点和索引。由于我们要为其应用颜色，因此还定义了一个保存颜色值的变量，并将每个颜色值（红色、蓝色、绿色和粉红色）分配给它。 
    
var vertices = [
   -0.5,0.5,0.0,
   -0.5,-0.5,0.0, 
   0.5,-0.5,0.0,
   0.5,0.5,0.0 
];
var colors = [ 0,0,1, 1,0,0, 0,1,0, 1,0,1,];
indices = [3,2,1,3,1,0];
    第 3 步 - 创建和编译着色器程序
    在这一步中，您需要编写顶点着色器和片段着色器程序，编译它们，并通过链接这两个程序来创建组合程序。
    • Vertex Shader - 在程序的顶点着色器中，我们定义矢量属性来存储 3D 坐标（位置）和每个顶点的颜色。声明了一个可变变量以将颜色值从顶点着色器传递到片段着色器。最后，将存储在 color 属性中的值分配给varying。 
    
var vertCode = 'attribute vec3 coordinates;'+
   'attribute vec3 color;'+
   'varying vec3 vColor;'+
   
   'void main(void) {' +
      ' gl_Position = vec4(coordinates, 1.0);' +
      'vColor = color;'+
   '}';
    • Fragment Shader - 在片段着色器中，我们将varying分配给gl_FragColor变量。 
    
var fragCode = 'precision mediump float;'+
   'varying vec3 vColor;'+
   'void main(void) {'+
      'gl_FragColor = vec4(vColor, 1.);'+
   '}';
    第 4 步 - 将着色器程序与缓冲区对象相关联
    在这一步中，我们将缓冲区对象和着色器程序相关联。
    第 5 步 - 绘制所需对象
    由于我们正在绘制两个将形成四边形的三角形，使用索引，我们将使用方法drawElements()。对于这个方法，我们必须传递索引的数量。indices.length的值表示索引的数量。 
    
gl.drawElements(gl.TRIANGLES, indices.length, gl.UNSIGNED_SHORT,0);

  • 示例——应用颜色

    以下程序演示了如何使用 WebGL 应用程序绘制四边形并为其应用颜色。 
    
<!doctype html>
<html>
   <body>
    <canvas width = "300" height = "300" id = "my_Canvas"></canvas>
      <script>
         /*============= Creating a canvas ==================*/
         var canvas = document.getElementById('my_Canvas');
         gl = canvas.getContext('experimental-webgl');
         
         /*========== Defining and storing the geometry ==========*/
         var vertices = [
            -0.5,0.5,0.0,
            -0.5,-0.5,0.0,
            0.5,-0.5,0.0,
            0.5,0.5,0.0
         ];
         var colors = [0,0,1, 1,0,0, 0,1,0, 1,0,1,];
         
         indices = [3,2,1,3,1,0];
         
         // Create an empty buffer object and store vertex data
         var vertex_buffer = gl.createBuffer();
         gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertex_buffer);
         gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(vertices), gl.STATIC_DRAW);
         gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, null);
         // Create an empty buffer object and store Index data
         var Index_Buffer = gl.createBuffer();
         gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, Index_Buffer);
         gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, new Uint16Array(indices), gl.STATIC_DRAW);
         gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, null);
         // Create an empty buffer object and store color data
         var color_buffer = gl.createBuffer ();
         gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, color_buffer);
         gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(colors), gl.STATIC_DRAW);
         /*======================= Shaders =======================*/
         
         // vertex shader source code
         var vertCode = 'attribute vec3 coordinates;'+
            'attribute vec3 color;'+
            'varying vec3 vColor;'+
            'void main(void) {' +
               ' gl_Position = vec4(coordinates, 1.0);' +
               'vColor = color;'+
            '}';
            
         // Create a vertex shader object
         var vertShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
         // Attach vertex shader source code
         gl.shaderSource(vertShader, vertCode);
         // Compile the vertex shader
         gl.compileShader(vertShader);
         // fragment shader source code
         var fragCode = 'precision mediump float;'+
            'varying vec3 vColor;'+
            'void main(void) {'+
               'gl_FragColor = vec4(vColor, 1.);'+
            '}';
            
         // Create fragment shader object
         var fragShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
         // Attach fragment shader source code
         gl.shaderSource(fragShader, fragCode);
         // Compile the fragmentt shader
         gl.compileShader(fragShader);
         // Create a shader program object to
         // store the combined shader program
         var shaderProgram = gl.createProgram();
         // Attach a vertex shader
         gl.attachShader(shaderProgram, vertShader);
         // Attach a fragment shader
         gl.attachShader(shaderProgram, fragShader);
         // Link both the programs
         gl.linkProgram(shaderProgram);
         // Use the combined shader program object
         gl.useProgram(shaderProgram);
         /* ======== Associating shaders to buffer objects =======*/
         // Bind vertex buffer object
         gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertex_buffer);
         // Bind index buffer object
         gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, Index_Buffer);
         // Get the attribute location
         var coord = gl.getAttribLocation(shaderProgram, "coordinates");
         // point an attribute to the currently bound VBO
         gl.vertexAttribPointer(coord, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
         // Enable the attribute
         gl.enableVertexAttribArray(coord);
         // bind the color buffer
         gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, color_buffer);
         
         // get the attribute location
         var color = gl.getAttribLocation(shaderProgram, "color");
 
         // point attribute to the volor buffer object
         gl.vertexAttribPointer(color, 3, gl.FLOAT, false,0,0) ;
 
         // enable the color attribute
         gl.enableVertexAttribArray(color);
         /*============Drawing the Quad====================*/
         // Clear the canvas
         gl.clearColor(0.5, 0.5, 0.5, 0.9);
         // Enable the depth test
         gl.enable(gl.DEPTH_TEST);
         // Clear the color buffer bit
         gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
         // Set the view port
         gl.viewport(0,0,canvas.width,canvas.height);
         //Draw the triangle
         gl.drawElements(gl.TRIANGLES, indices.length, gl.UNSIGNED_SHORT,0);
      </script>
   </body>
</html>
    如果运行此示例，它将产生以下输出 -
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