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  WebGL - 转换

  • 简述

    到目前为止，我们讨论了如何使用 WebGL 绘制各种形状并在其中应用颜色。在本章中，我们将举例说明如何平移三角形。

  • 转换

    平移是WebGL 提供的一种仿射变换。使用平移，我们可以在 xyz 平面上移动三角形（任何对象）。假设我们有一个三角形 [a, b, c] 并且我们想要将三角形移动到一个位置，该位置向正 X 轴方向移动 5 个单位，向正 Y 轴方向移动 3 个单位。那么新的顶点将是 [a+5, b+3, c+0]。这意味着，要平移三角形，我们需要为每个顶点添加平移距离，例如 tx、ty、tz。
    既然是per-vertex操作，我们可以在vertex shader程序中携带。
    在顶点着色器中，连同属性、坐标（保存顶点位置），我们定义了一个统一变量来保存平移距离 (x,y,z)。稍后，我们将这个统一变量添加到坐标变量中，并将结果赋值给gl_Position变量。
    注意- 由于顶点着色器将在每个顶点上运行，因此三角形的所有顶点都将被平移。

  • 平移三角形的步骤

    需要以下步骤来创建一个 WebGL 应用程序来绘制一个三角形，然后将其平移到一个新的位置。
    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
    由于我们正在绘制一个三角形，我们必须传递三角形的三个顶点，并将它们存储在缓冲区中。 
    
var vertices = [ -0.5,0.5,0.0, -0.5,-0.5,0.0, 0.5,-0.5,0.0, ];
    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，我们定义了一个向量属性来存储 3D 坐标。与此同时，我们定义了一个统一变量来存储平移距离，最后，我们将这两个值相加并将其分配给保存顶点最终位置的gl_position 。 
    
var vertCode =
   'attribute vec4 coordinates;' +
   'uniform vec4 translation;'+
   'void main(void) {' +
      ' gl_Position = coordinates + translation;' +
   '}';
    • 片段着色器- 在片段着色器中，我们只需将片段颜色分配给变量 gl_FragColor。 
    
var fragCode = 'void main(void) {' +' gl_FragColor = vec4(1, 0.5, 0.0, 1);' +'}';
    第 4 步 - 将着色器程序关联到缓冲区对象
    在这一步中，我们将缓冲区对象与着色器程序相关联。
    第 5 步 - 绘制所需对象
    由于我们使用索引绘制三角形，因此我们将使用方法drawArrays()。对于这种方法，我们必须传递要考虑的顶点/元素的数量。由于我们正在绘制三角形，因此我们将传递 3 作为参数。 
    
gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);

  • 示例——平移一个三角形

    以下示例显示如何在 xyz 平面上平移三角形。 
    
<!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,   
         ];
            
         //Create an empty buffer object and store vertex data            
         var vertex_buffer = gl.createBuffer(); 
         
         //Create a new buffer
         gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertex_buffer);   
         
         //bind it to the current buffer        
         gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(vertices), gl.STATIC_DRAW); 
         
         // Pass the buffer data
         gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, null);  
            
         /*========================Shaders============================*/
            
         //vertex shader source code 
         var vertCode =
            'attribute vec4 coordinates;' + 
            'uniform vec4 translation;'+
            'void main(void) {' +
               '  gl_Position = coordinates + translation;' +
            '}';
            
         //Create a vertex shader program object and compile it              
         var vertShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
         gl.shaderSource(vertShader, vertCode);
         gl.compileShader(vertShader);
            
   
         //fragment shader source code
         var fragCode =
            'void main(void) {' +
               '   gl_FragColor = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 0.1);' +
            '}';
         //Create a fragment shader program object and compile it            
         var fragShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
         gl.shaderSource(fragShader, fragCode);
         gl.compileShader(fragShader);
            
         //Create and use combiened shader program
         var shaderProgram = gl.createProgram();
         gl.attachShader(shaderProgram, vertShader);
         gl.attachShader(shaderProgram, fragShader);
         gl.linkProgram(shaderProgram);
   
         gl.useProgram(shaderProgram);
   
         /* ===========Associating shaders to buffer objects============*/
      
         gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertex_buffer);    
         var coordinatesVar = gl.getAttribLocation(shaderProgram, "coordinates");
         gl.vertexAttribPointer(coordinatesVar, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);   
         gl.enableVertexAttribArray(coordinatesVar); 
   
         /* ==========translation======================================*/
         var Tx = 0.5, Ty = 0.5, Tz = 0.0;
         var translation = gl.getUniformLocation(shaderProgram, 'translation');
         gl.uniform4f(translation, Tx, Ty, Tz, 0.0);
 
         /*=================Drawing the riangle and transforming it========================*/ 
         gl.clearColor(0.5, 0.5, 0.5, 0.9);
         gl.enable(gl.DEPTH_TEST);
   
         gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
         gl.viewport(0,0,canvas.width,canvas.height);
         gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);
      </script>
    </body>
 </html>
    如果运行此示例，它将产生以下输出 -
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