前言
WebGL（全写Web Graphics Library）是一种3D绘图协议，这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES 2.0结合在一起，通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定，WebGL可以为HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染，这样Web开发人员就可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型了，还能创建复杂的导航和数据视觉化。显然，WebGL技术标准免去了开发网页专用渲染插件的麻烦，可被用于创建具有复杂3D结构的网站页面，甚至可以用来设计3D网页游戏等等。--百度百科
在现实中webgl的用途很多，比如医院运维网站，地铁运维网站，海绵城市，可以以三维网页形式展示出现实状态。
WebGL相关文档：http://doc.yonyoucloud.com/doc/wiki/project/webgl/webgL-fundamentals.html
一、webgl的使用
安装第三方包：npm i --save threejs-miniprogram
1.画正方形
import drawRectangle from './draw-rectangle'
Page({
/**
* 页面的初始数据
*/
data: {
},
/**
* 生命周期函数--监听页面加载
*/
onLoad: function (options) {
},
/**
* 生命周期函数--监听页面初次渲染完成
*/
onReady: function () {
wx.createSelectorQuery()
.select('#myCanvas1')
.node()
.exec((res) => {
const canvas = res[0].node
const gl = canvas.getContext('webgl')
if (!gl) {
console.log('webgl未受支持');
return
}
// 检查所有支持的扩展
var available_extensions = gl.getSupportedExtensions();
console.log(available_extensions);
// 清除画布
// 使用完全不透明的黑色清除所有图像，我们将清除色设为黑色，此时并没有开始清除
gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
// 用上面指定的颜色清除缓冲区
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
// 画的是一个正方形
drawRectangle(gl)
})
import {
mat4
} from '../../lib/gl-matrix'
// 绘制一个正方形
function drawRectangle(gl) {
// 顶点着色器
// vec4=(1.0,1.0,1.0,1.0)
// mat4=尺寸为4x4的浮点型矩阵
// attribute？
const vsSource = `
attribute vec4 aVertexPosition;
uniform mat4 uModelViewMatrix;
uniform mat4 uProjectionMatrix;
void main() {
gl_Position = uProjectionMatrix * uModelViewMatrix * aVertexPosition;
}`;
// Fragment shader program
// 片段着色器
const fsSource = `
void main() {
gl_FragColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
}`;
// 初始化着色器程序；这是所有照明的地方
// 对于顶点建立
const shaderProgram = initShaderProgram(gl, vsSource, fsSource);
//收集使用着色器程序所需的所有信息。
//查找着色器程序正在使用的属性
//以避免暴露和查找统一位置。
// 将前面创建的着色器中的数据，取出来给webgl绘制
const programInfo = {
program: shaderProgram,
attribLocations: {
vertexPosition: gl.getAttribLocation(shaderProgram, 'aVertexPosition'),
},
uniformLocations: {
projectionMatrix: gl.getUniformLocation(shaderProgram, 'uProjectionMatrix'),
modelViewMatrix: gl.getUniformLocation(shaderProgram, 'uModelViewMatrix'),
},
};
// gl.getUniformLocation：取得uniform attribute的位置
// 是从ELES代码中获取到的地址
// 这个对象不是必须的，但有了会方便简洁
// 一个Javascript 数组去记录每一个正方体的每一个顶点
// 有一个顶点，有几行，每行可以有1，2，3或4个值，与下面的size对应
// 这个是顶点缓存对象，可以是2，或3
// 顶点顺序：右上、左上、右下、左下
// const positions = [
// 1.0, 1.0, 0.0,
// -1.0, 1.0, 0.0,
// 1.0, -1.0, 0.0,
// -1.0, -1.0, 0.0,
// ];
// const positions = [
// 0.5, 0.5, 0.0,
// -0.5, 0.5, 0.0,
// 0.5, -0.5, 0.0,
// -0.5, -0.5, 0.0,
// ];
// 白色
const positions = [
0.5, 0.5, 2,
-0.5, 0.5, 2,
0.5, -0.5, 2,
-0.5, -0.5, 2,
];
//我们在这里调用构建所有
//我们将要绘制的对象。
const buffers = initBuffers(gl, positions);
//画场景
drawScene(gl, programInfo, buffers, true);
drawRectangle1(gl)
}
function drawRectangle1(gl) {
// 顶点着色器
// vec4=(1.0,1.0,1.0,1.0)
// mat4=尺寸为4x4的浮点型矩阵
// attribute？
const vsSource = `
attribute vec4 aVertexPosition;
uniform mat4 uModelViewMatrix;
uniform mat4 uProjectionMatrix;
void main() {
gl_Position = uProjectionMatrix * uModelViewMatrix * aVertexPosition;
}`;
// Fragment shader program
// 片段着色器
const fsSource = `
void main() {
gl_FragColor = vec4(1, 0, 0, 1.0);
}`;
// 初始化着色器程序；这是所有照明的地方
// 对于顶点等建立。
const shaderProgram = initShaderProgram(gl, vsSource, fsSource);
//收集使用着色器程序所需的所有信息。
//查找着色器程序正在使用的属性
//以避免暴露和查找统一位置。
// 将前面创建的着色器中的数据，取出来给webgl绘制
const programInfo = {
program: shaderProgram,
attribLocations: {
vertexPosition: gl.getAttribLocation(shaderProgram, 'aVertexPosition'),
},
uniformLocations: {
projectionMatrix: gl.getUniformLocation(shaderProgram, 'uProjectionMatrix'),
modelViewMatrix: gl.getUniformLocation(shaderProgram, 'uModelViewMatrix'),
},
};
// gl.getUniformLocation：取得uniform attribute的位置
// 是从ELES代码中获取到的地址
// 这个对象不是必须的，但有了会方便简洁
// 一个Javascript 数组去记录每一个正方体的每一个顶点
// 有一个顶点，有几行，每行可以有1，2，3或4个值，与下面的size对应
// 这个是顶点缓存对象，可以是2，或3
// 顶点顺序：右上、左上、右下、左下
// const positions = [
// 1.0, 1.0, 0.0,
// -1.0, 1.0, 0.0,
// 1.0, -1.0, 0.0,
// -1.0, -1.0, 0.0,
// ];
// 红色
const positions = [
1, 1, 1,
0, 1, 1,
1, 0, 1,
0, 0, 1,
];
// const positions = [
// 0.7, 0.5, 0.0,
// -0.3, 0.5, 0.0,
// 0.7, -0.5, 0.0,
// -0.3, -0.5, 0.0,
// ];
// Here's where we call the routine that builds all the
// objects we'll be drawing.
const buffers = initBuffers(gl, positions);
// Draw the scene
drawScene(gl, programInfo, buffers, false);
}
function initBuffers(gl, positions) {
// Create a buffer for the square's positions.
// 调用 gl 的成员函数 createBuffer() 得到了缓冲对象并存储在顶点缓冲器
const positionBuffer = gl.createBuffer();
// Select the positionBuffer as the one to apply buffer
// operations to from here out.
// 调用 bindBuffer() 函数绑定上下文
// bindBuffer()方法将给定的WebGLBuffer绑定到目标。
// void gl.bindBuffer(target, buffer);
// webgl绘制时，是从缓存中取数据，gl.ARRAY_BUFFER就是待取的位置之一
// gl.ARRAY_BUFFER: 包含顶点属性的Buffer，如顶点坐标，纹理坐标数据或顶点颜色数据。
// gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER: 用于元素索引的Buffer。
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
// Now create an array of positions for the square.
//现在将位置列表传递到WebGL中，以构建
//形状。我们通过从
//JavaScript数组，然后使用它填充当前缓冲区。
// bufferData()方法创建并初始化了Buffer对象的数据存储区。
// 将其传到 gl 对象的 bufferData() 方法来建立对象的顶点。
//
// 参数2 如果为null，数据存储区仍会被创建，但是不会进行初始化和定义。
//
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, //gl.ARRAY_BUFFER: 包含顶点属性的Buffer，如顶点坐标，纹理坐标数据或顶点颜色数据。
new Float32Array(positions), //然后将其转化为 WebGL 浮点型类型的数组,一个ArrayBuffer，SharedArrayBuffer 或者 ArrayBufferView 类型的数组对象
gl.STATIC_DRAW);
return {
position: positionBuffer
};
}
//
// Draw the scene.
//
function drawScene(gl, programInfo, buffers, clearScreen) {
if (clearScreen) {
// 指定调用 clear() 方法时使用的颜色值，void gl.clearColor(red, green, blue, alpha);
// 每个值都在0~1之间
gl.clearColor(0, 0.0, 0.0, 1.0); // Clear to black, fully opaque，#000000黑色
// gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
// gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
// 是当清除深度缓冲区的时候使用，默认值为1，清扫所有
gl.clear(1.0); // Clear everything
// Clear the canvas before we start drawing on it.
// 清理，使用上面指定的颜色黑色
// 用背景色擦除画布
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
}
console.log('clearScreen', clearScreen);
// enable() 方法，用于对该上下文开启某种特性。
// 如果不指定,按先后顺序
gl.enable(gl.DEPTH_TEST); // Enable depth testing
gl.depthFunc(gl.LEQUAL); // Near things obscure far things
// Create a perspective matrix, a special matrix that is
// used to simulate the distortion of perspective in a camera.
// Our field of view is 45 degrees, with a width/height
// ratio that matches the display size of the canvas
// and we only want to see objects between 0.1 units
// and 100 units away from the camera.
const fieldOfView = 45 * Math.PI / 180; // in radians
const aspect = gl.canvas.clientWidth / gl.canvas.clientHeight;
//
// zNear:到更近的深度裁剪平面的距离。
// 沿z轴方向的两裁面之间的距离的近处(正数)
const zNear = 0.1;
// zFar:到更远的深度裁剪平面的距离
// 沿z轴方向的两裁面之间的距离的远处(正数)
const zFar = 100.0;
// zNear:到更近的深度裁剪平面的距离。
// const zNear = 10;
// zFar:到更远的深度裁剪平面的距离
// const zFar = 0.1;
// 接着建立摄像机透视矩阵。设置45度的视图角度，fieldOfView
// 并且设置一个适合实际图像的宽高比。 aspect
// 指定在摄像机距离0.1到100单位长度的范围内的物体可见。zNear~zFar
// projection 是投射，这里是摄像机映射距阵
const projectionMatrix = mat4.create();
mat4.perspective(projectionMatrix,
fieldOfView,
aspect,
zNear,
zFar);
//将绘图位置设置为“标识”点，即
//场景的中心。
const modelViewMatrix = mat4.create();
// Now move the drawing position a bit to where we want to
// start drawing the square.
// 模型视图距阵
// 加载特定位置，并把正方形放在距离摄像机6个单位的的位置
mat4.translate(modelViewMatrix, // destination matrix
modelViewMatrix, // matrix to translate
[-0.0, 0.0, -6.0]); // amount to translate
//告诉WebGL如何从位置中提取位置
//缓冲到vertexPosition属性中。
// 区块作用域
{
// 这与上面的点位置信息对应
const numComponents = 3;
const type = gl.FLOAT; //浮点
const normalize = false;
const stride = 0;
const offset = 0;
// 绑定正方形的顶点缓冲到上下文gl
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, buffers.position);
// size = numComponents，指定每个顶点属性的组成数量，必须是1，2，3或4。
// void gl.vertexAttribPointer(index, size, type, normalized, stride, offset);
// 绑定顶点属性的
// vertexAttribPointer()方法，
// 绑定当前缓冲区范围到gl.ARRAY_BUFFER,成为当前顶点缓冲区对象的，通用顶点属性，并指定它的布局
gl.vertexAttribPointer(
programInfo.attribLocations.vertexPosition,
numComponents,
type,
normalize,
stride, //如果stride为0，则假定该属性是紧密打包的，即不交错属性，每个属性在一个单独的块中，下一个顶点的属性紧跟当前顶点之后。
offset); //指定顶点属性数组中第一部分的字节偏移量
// 属性有多个，为了激活属性，以便可用
// 作用于顶点的数据会先储存在attributes。这些数据仅对JavaScript代码和顶点着色器可用。属性由索引号引用到GPU维护的属性列表中。
// 使用enableVertexAttribArray()方法，来激活每一个属性以便使用，不被激活的属性是不会被使用的。
gl.enableVertexAttribArray(
programInfo.attribLocations.vertexPosition);
}
// Tell WebGL to use our program when drawing
// 使用着色器程序
gl.useProgram(programInfo.program);
// Set the shader uniforms
// 方法为 uniform variables 指定了矩阵值
// uniformMatrix[234]fv() 方法为 uniform variables 指定了矩阵值
// 该方法的3个版本 (uniformMatrix2fv(), uniformMatrix3fv(), 和unifomMatrix4fv())
// 分别以二阶,三阶,和四阶方阵作为输入值,它们应是分别具有4,9,16个浮点数的数组
// uniformMatrix4fv(location, transpose, value);
// transpose:指定是否转置矩阵。必须为 false.
// location:对象包含了要修改的 uniform attribute位置
// value:Float32Array 型或者是 GLfloat 序列值
gl.uniformMatrix4fv(
programInfo.uniformLocations.projectionMatrix,
false,
projectionMatrix);
gl.uniformMatrix4fv(
programInfo.uniformLocations.modelViewMatrix,
false,
modelViewMatrix);
// 通过调用 drawArrays() 方法来画出对象
// void gl.drawArrays(mode, first, count);
// drawArrays()方法用于从向量数组中绘制图元。
// mode 指定绘制图元的方式,gl.TRIANGLE_STRIP：绘制一个三角带。
{
const offset = 0;
const vertexCount = 4;
gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, offset, vertexCount);
}
}
//
//
// 初始化着色器程序，以便WebGL知道如何绘制数据
//
function initShaderProgram(gl, vsSource, fsSource) {
const vertexShader = loadShader(gl, gl.VERTEX_SHADER, vsSource);
const fragmentShader = loadShader(gl, gl.FRAGMENT_SHADER, fsSource);
// Create the shader program
// 顶点着色器和片段着色器的集合，称之为着色器程序。
//
const shaderProgram = gl.createProgram();
gl.attachShader(shaderProgram, vertexShader);
gl.attachShader(shaderProgram, fragmentShader);
gl.linkProgram(shaderProgram);
// If creating the shader program failed, alert
if (!gl.getProgramParameter(shaderProgram, gl.LINK_STATUS)) {
alert('Unable to initialize the shader program: ' + gl.getProgramInfoLog(shaderProgram));
return null;
}
return shaderProgram;
}
//
// 创建给定类型的着色器，上传源代码并
// 编译它
//
// 创建指定类型的着色器，上传source源码并编译
function loadShader(gl, type, source) {
// 调用gl.createShader().创建一个新的着色器。
const shader = gl.createShader(type);
// Send the source to the shader object
// 上传源码
// 调用gl.shaderSource().将源代码发送到着色器。
gl.shaderSource(shader, source);
// Compile the shader program
// 编译
// 一旦着色器获取到源代码，就使用gl.compileShader().进行编译。
gl.compileShader(shader);
// See if it compiled successfully
if (!gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)) {
alert('An error occurred compiling the shaders: ' + gl.getShaderInfoLog(shader));
gl.deleteShader(shader);
return null;
}
return shader;
}
export default drawRectangle
实际效果
二、相关包源码
gl-matrix相关包源码链接如下： https://download.csdn.net/download/aa2528877987/86513333
三、总结
画一个图形主要经历如下四个步骤：
- 1.编写GLSL着色器代码，一个是顶点着色器，一个是片断着色器。
- 2.加载着色器，组成着色器程序。
- 3.创建缓冲区对象，填充缓冲区。
- 4.创建摄像机透视距阵，把元件放到适当的位置。
- 5.给着色器中的变量绑定值。
- 6.调用gl.drawArrays，从向量数组中开始绘制。