WebGL中的坐标系统是一个Clipspace(裁剪空间/投影坐标),Clipspace的坐标范围从-1到1,坐标中心点位于 (0,0)。注意这和显示屏幕的坐标系不同,显示屏幕的坐标原点位于窗口的左上角,且坐标值使用实际的像素单位。
着色器(Shader)如前所述,Shader是像C一样的系统级语言,用来确定如何把3D模型绘制为显示屏幕上的像素。WebGL要求开发者为每一个对象提供着色器,但Shader可以用于多个对象,因此实际上我们只需要创建共享的Shader,传入不同的参数来绘制不同对象。顶点着色负责将对象的坐标转换为二维空间显示,片段着色负责根据输入(如颜色、纹理、照明和材料值)生成变换后的顶点每个像素的最终颜色输出。
顶点着色器最主要的变量是gl_Position,这是一个vec4类型的变量,用来表示顶点(vertex)在3D裁剪空间中的位置:(x,y,z,w),那么为什么是vec4,而不是vec3呢,x/y/z很清楚是3D坐标,最后的w用来表示偏差属性,在大多数情况下并不被使用,我们可以暂时忽略它。
片段着色器用来处理像素着色,片段(fragment)就是一种分辨率无关的3D空间像素,其最主要的变量是gl_FragColor,也使用一个vec4类型的变量来表示:(Red,Green,Blue,Alpha),也就是我们常用的RGBA颜色值。
这两个着色器的代码如下所示:
<script id="vert-shader" type="x-shader/x-vertex"> // 获取当前顶点位置 attribute vec3 a_position; uniform mat4 modelViewMatrix; uniform mat4 projectionMatrix; void main() { // 返回转换过的坐标 gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(a_position, 1.0); } </script> <script id="frag-shader" type="x-shader/x-fragment"> precision mediump float; void main() { // 设置像素颜色 gl_FragColor = vec4(0, 1, 0, 1); // r=0%, g=100%, b=0%, a=100%, 表示绿色 } </script>你可以看到着色器代码为C语言风格的代码,main函数是程序主入口。
我们现在需要把这两段GLSL代码加载到WebGL的着色器程序中:
记住GLSL的代码和JavaScript代码是不同的,GLSL是编译语言,需要编译(Compile)和链接(Link)后才能在GPU上执行,而JS是解释型语言,不需要编译。
绘制图形到此,我们已经准备好了WebGL的绘制上下文、绘制对象(矩形数据)以及绘制程序(着色器),接下来只要把数据和程序通过缓存连接起来,程序从缓存中依次读取顶点数据并变换、着色,完成绘制。
function draw(gl, obj) { // 清除背景色 gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT); // 连接着色器参数:顶点位置和投影/模型视图矩阵 // 查找属性在顶点代码中的地方,返回一个索引,并启用该索引处的顶点属性数组 var positionLocation = gl.getAttribLocation(shaderProgram, "vertexPos"); gl.enableVertexAttribArray(positionLocation); // 把位置属性数据和缓存绑定 gl.vertexAttribPointer(shaderVertexPositionAttribute, obj.vertSize, gl.FLOAT, false, 0, 0); // 把我们创建的变换矩阵(数组数据)赋值给着色器的uniform变量 gl.uniformMatrix4fv(shaderProjectionMatrixUniform, false, projectionMatrix); gl.uniformMatrix4fv(shaderModelViewMatrixUniform, false, modelViewMatrix); // draw it - drawArrays(Mode,first,count) // 从索引0开始一直到nVerts逐个绘制顶点/图元 gl.drawArrays(obj.primtype, 0, obj.nVerts); }这样,我们总算完成了第一个WebGL应用程序,画了一个远离我们的长方形!
靠!看起来用Canvas 2D几行代码就可以完成的任务。
不过WebGL显然不是用来画2D图形的,WebGL强大的地方在于3D渲染。
而且为了便于理解基本概念,我们并没有使用一些WebGL的JS库,如Three.js。
我们后面会介绍如何使用Three.js来简化编程,并结合一些经典案例来进行剖析,才能真正体会到WebGL惊人的能量。
本例代码,你可以自己在线试试看。