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初级入门 --- web GL绘制点

时间:2020-02-02 01:27:55      阅读:150      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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万丈高楼平地起。

技术图片

01基础知识

一、相关术语

  • 图元 :WebGL 能够绘制的基本图形元素,包含三种:线段三角形
  • 片元:可以理解为像素,像素着色阶段是在片元着色器中。
  • 裁剪坐标系:裁剪坐标系是顶点着色器中的 gl_Position 内置变量接收到的坐标所在的坐标系。
  • 设备坐标系:又名 NDC 坐标系,是裁剪坐标系各个分量对 w 分量相除得到的坐标系,特点是 x、y、z 坐标分量的取值范围都在 【-1,1】之间,可以将它理解为边长为 2 的正方体,坐标系原点在正方体中心。

二、GLSL



  • gl_Position:内置变量,用来设置顶点的裁剪坐标系坐标,包含 X, Y, Z,W 四个坐标分量。顶点着色器接收到这个坐标之后,对它进行透视除法,即将各个分量同时除以 W,转换成 NDC 坐标,NDC 坐标每个分量的取值范围都在【-1, 1】之间,GPU 获取这个属性值作为顶点的最终位置进行绘制。
  • gl_PointSize:内置变量,用来设置顶点大小。只有在绘制图元是的时候才会生效。
  • gl_FragColor:片元(像素)颜色,包含 R, G, B, A 四个颜色分量,且每个分量的取值范围在【0,1】之间,GPU 获取这个值作为像素的最终颜色进行着色。
  • gl_FragColor:内置变量,用来设置像素颜色。
  • attribue 变量:只能在顶点着色器中定义。
  • uniform 变量:既可以在顶点着色器中定义,也可以在片元着色器中定义。
  • 最后一种变量类型 varing 变量:它用来从顶点着色器中往片元着色器传递数据。使用它我们可以在顶点着色器中声明一个变量并对其赋值,经过插值处理后,在片元着色器中取出插值后的值来使用。
  • vec4:4 维向量,包含四个浮点元素的容器类型,vec 是 vector(向量)的单词简写,vec4 代表包含 4 个浮点数的向量。此外,还有 vec2vec3 等类型,代表包含2个或者3个浮点数的容器。
  • precision:精度设置限定符,使用此限定符设置完精度后,之后所有该数据类型都将沿用该精度,除非单独设置。
  • 运算符:向量的对应位置进行运算,得到一个新的向量。
    • vec * 浮点数:vec2(x, y) * 2.0 = vec(x * 2.0, y * 2.0)。
    • vec2 * vec2:vec2(x1, y1) * vec2(x2, y2) = vec2(x1 * x2, y1 * y2)。
    • 加减乘除规则基本一致。但是要注意一点,如果参与运算的是两个 vec 向量,那么这两个 vec 的维数必须相同。


GLSL 中 gl_Position 所接收的坐标所在坐标系是裁剪坐标系 ,不同于我们的浏览器窗口坐标系。所以当我们赋予 gl_Position 位置信息的时候,需要对其进行转换才能正确显示。


三、JAVASCRIPT程序如何向连接着色器程序


  • createShader:创建着色器对象
  • shaderSource:提供着色器源码
  • compileShader:编译着色器对象
  • createProgram:创建着色器程序
  • attachShader:绑定着色器对象
  • linkProgram:链接着色器程序
  • useProgram:启用着色器程序


四、JAVASCRIPT如何往着色器中传递数据


  • getAttribLocation:找到着色器中的 attribute 变量地址。
  • getUniformLocation:找到着色器中的 uniform 变量地址。
  • vertexAttrib2f:给 attribute 变量传递两个浮点数。
  • uniform4f:给uniform变量传递四个浮点数。


五、WebGL 绘制函数


  • drawArrays: 用指定的图元进行绘制。

gl.drawArrays 是执行绘制的 API,上面示例中的第一个参数 gl.POINTS 代表我们要绘制的是点图元,第二个参数代表要绘制的顶点的起始位置,第三个参数代表顶点绘制个数。


六、WebGL 图元


  • gl.POINTS: 将绘制图元类型设置成点图元

02代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>WebGL 绘制点</title>
<script type="x-shader/x-vertex" id="vertexShader">
//设置浮点数精度为中等精度
precision mediump float;
// 接收点在canvas坐标系上的坐标(x,y)
attribute vec2 a_Position;
// 接受canvas 的宽高尺寸
attribute vec2 a_Screen_Size;
void main(){
//start 将屏幕坐标系转化为裁剪坐标(裁剪坐标系)
vec2 position = (a_Position / a_Screen_Size) * 2.0 - 1.0;
position = position * vec2(1.0, -1.0);
gl_Position = vec4(position, 0.0, 1.0);
//end 将屏幕坐标系转化为裁剪坐标(裁剪坐标系)
//声明要绘制的点的大小。
gl_PointSize = 10.0;
}
</script>
<script type="x-shader/x-fragment" id="fragmentShader">
//设置浮点数精度为中等精度
precision mediump float;
//接收 JavaScript 传过来的颜色值(RGBA)。
uniform vec4 u_Color;
void main(){
//将普通的颜色表示转化为 WebGL 需要的表示方式,即将【0-255】转化到【0,1】之间。
vec4 color = u_Color / vec4(255, 255, 255, 1);
gl_FragColor = color;
}
</script>
</head>
<body>
<canvas id="canvas"></canvas>
</body>
</html>
<script>
function createShaderFromScript(gl, mode, id) {
// 获取着色器源码
var shaderSource = document.getElementById(id).innerHTML;
// 创建着色器对象
var shader = gl.createShader(mode);
// 将源码分配给着色器对象
gl.shaderSource(shader,shaderSource);
// 编译着色器
gl.compileShader(shader);

return shader;
}
function createProgram(gl, vertexShader, fragmentShader) {
var program = gl.createProgram();
// 将顶点着色器挂载在着色器程序上。
gl.attachShader(program, vertexShader);
//将片元着色器挂载在着色器程序上。
gl.attachShader(program, fragmentShader);
//链接着色器程序
gl.linkProgram(program);

return program;
}

var canvas = document.getElementById(‘canvas‘);
var gl = canvas.getContext(‘webgl‘) || canvas.getContext("experimental-webgl");

<!--region 创建着色器对象-->
var vertexShader = createShaderFromScript(gl, gl.VERTEX_SHADER, ‘vertexShader‘);
var fragmentShader = createShaderFromScript(gl, gl.FRAGMENT_SHADER, ‘fragmentShader‘)
<!--endregion-->



<!--region 创建着色器程序-->
//创建着色器程序
let program = createProgram(gl, vertexShader, fragmentShader);

// 使用刚刚创建好的着色器程序
gl.useProgram(program);
<!--endregion-->

//找到顶点着色器中的变量a_Position
var a_Position = gl.getAttribLocation(program, ‘a_Position‘);
//找到顶点着色器中的变量a_Screen_Size
var a_Screen_Size = gl.getAttribLocation(program, ‘a_Screen_Size‘);
//找到片元着色器中的变量u_Color
var u_Color = gl.getUniformLocation(program, ‘u_Color‘);
//为顶点着色器中的 a_Screen_Size 传递 canvas 的宽高信息
gl.vertexAttrib2f(a_Screen_Size, canvas.width, canvas.height);
//存储点击位置的数组。
var points = [];
function randomColor(){
return {
r: Math.ceil(Math.random() * 255),
g: Math.ceil(Math.random() * 255),
b: Math.ceil(Math.random() * 255),
a: Math.ceil(Math.random()),
};
}
canvas.addEventListener(‘click‘,e=>{
var x = e.pageX;
var y = e.pageY;

var color = randomColor();

points.push({x,y,color});
gl.clearColor(0, 0, 0, 1.0);
//用上一步设置的清空画布颜色清空画布。
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);

for (let i = 0; i < points.length; i++) {
let color = points[i].color;
gl.uniform4f(u_Color, color.r, color.g, color.b, color.a);
//为顶点着色器中的 a_Position 传递顶点坐标。
gl.vertexAttrib2f(a_Position, points[i].x, points[i].y);

// 绘制点
gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1);
}
})

//设置清空画布颜色为黑色。
gl.clearColor(0.0,0.0,0.0,1.0);
//用上一步设置的清空画布颜色清空画布。
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);

</script>


vec2 position = (a_Position / a_Screen_Size) * 2.0 - 1.0

上面这句代码用来将浏览器窗口坐标转换成裁剪坐标,之后通过透视除法,除以 w 值(此处为 1 )转变成设备坐标(NDC坐标系)。这个算法首先将(x,y) 转化到【0, 1】区间,再将 【0, 1】之间的值乘以 2 转化到 【0, 2】区间,之后再减去 1 ,转化到 【-1, 1】之间的值,即 NDC 坐标

初级入门 --- web GL绘制点

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原文地址:https://www.cnblogs.com/yaoyinglong/p/12250865.html

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