WebGL的顏色渲染-渲染一張DEM(數字高程模型)
目錄html
1. 具體實例
經過WebGL，能夠渲染生成DEM(數字高程模型)。DEM(數字高程模型)是網格點組成的模型，每一個點都有x，y，z值；x，y根據必定的間距組成網格狀，同時根據z值的高低來選定每一個點的顏色RGB。經過這個例子能夠熟悉WebGL顏色渲染的過程。web
2. 解決方案
1) DEM數據.XYZ文件
這裏使用的DEM文件的數據組織以下，以下圖所示。
其中每一行表示一個點，前三個數值表示位置XYZ，後三個數值表示顏色RGB。chrome
2) showDEM.html
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title> 顯示地形 </title>
<script src="lib/webgl-utils.js"></script>
<script src="lib/webgl-debug.js"></script>
<script src="lib/cuon-utils.js"></script>
<script src="lib/cuon-matrix.js"></script>
<script src="showDEM.js"></script>
</head>
<body>
<div><input type = 'file' id = 'demFile' ></div>
<!-- <div><textarea id="output" rows="300" cols="200"></textarea></div> -->
<div>
<canvas id ="demCanvas" width="600" height="600">
請使用支持WebGL的瀏覽器
</canvas>
</div>
</body>
</html>
3) showDEM.js
// Vertex shader program
var VSHADER_SOURCE =
//'precision highp float;\n' +
'attribute vec4 a_Position;\n' +
'attribute vec4 a_Color;\n' +
'uniform mat4 u_MvpMatrix;\n' +
'varying vec4 v_Color;\n' +
'void main() {\n' +
' gl_Position = u_MvpMatrix * a_Position;\n' +
' v_Color = a_Color;\n' +
'}\n';
// Fragment shader program
var FSHADER_SOURCE =
'#ifdef GL_ES\n' +
'precision mediump float;\n' +
'#endif\n' +
'varying vec4 v_Color;\n' +
'void main() {\n' +
' gl_FragColor = v_Color;\n' +
'}\n';
//
var col = 89; //DEM寬
var row = 245; //DEM高
// Current rotation angle ([x-axis, y-axis] degrees)
var currentAngle = [0.0, 0.0];
//當前lookAt()函數初始視點的高度
var eyeHight = 2000.0;
//setPerspective()遠截面
var far = 3000;
//
window.onload = function () {
var demFile = document.getElementById('demFile');
if (!demFile) {
console.log("Error!");
return;
}
//demFile.onchange = openFile(event);
demFile.addEventListener("change", function (event) {
//判斷瀏覽器是否支持FileReader接口
if (typeof FileReader == 'undefined') {
console.log("你的瀏覽器不支持FileReader接口！");
return;
}
//
var reader = new FileReader();
reader.onload = function () {
if (reader.result) {
//
var stringlines = reader.result.split("\n");
verticesColors = new Float32Array(stringlines.length * 6);
//
var pn = 0;
var ci = 0;
for (var i = 0; i < stringlines.length; i++) {
if (!stringlines[i]) {
continue;
}
var subline = stringlines[i].split(',');
if (subline.length != 6) {
console.log("錯誤的文件格式！");
return;
}
for (var j = 0; j < subline.length; j++) {
verticesColors[ci] = parseFloat(subline[j]);
ci++;
}
pn++;
}
if (ci < 3) {
console.log("錯誤的文件格式！");
}
//
var minX = verticesColors[0];
var maxX = verticesColors[0];
var minY = verticesColors[1];
var maxY = verticesColors[1];
var minZ = verticesColors[2];
var maxZ = verticesColors[2];
for (var i = 0; i < pn; i++) {
minX = Math.min(minX, verticesColors[i * 6]);
maxX = Math.max(maxX, verticesColors[i * 6]);
minY = Math.min(minY, verticesColors[i * 6 + 1]);
maxY = Math.max(maxY, verticesColors[i * 6 + 1]);
minZ = Math.min(minZ, verticesColors[i * 6 + 2]);
maxZ = Math.max(maxZ, verticesColors[i * 6 + 2]);
}
//包圍盒中心
var cx = (minX + maxX) / 2.0;
var cy = (minY + maxY) / 2.0;
var cz = (minZ + maxZ) / 2.0;
//根據視點高度算出setPerspective()函數的合理角度
var fovy = (maxY - minY) / 2.0 / eyeHight;
fovy = 180.0 / Math.PI * Math.atan(fovy) * 2;
startDraw(verticesColors, cx, cy, cz, fovy);
}
};
//
var input = event.target;
reader.readAsText(input.files[0]);
});
}
function startDraw(verticesColors, cx, cy, cz, fovy) {
// Retrieve <canvas> element
var canvas = document.getElementById('demCanvas');
// Get the rendering context for WebGL
var gl = getWebGLContext(canvas);
if (!gl) {
console.log('Failed to get the rendering context for WebGL');
return;
}
// Initialize shaders
if (!initShaders(gl, VSHADER_SOURCE, FSHADER_SOURCE)) {
console.log('Failed to intialize shaders.');
return;
}
// Set the vertex coordinates and color (the blue triangle is in the front)
n = initVertexBuffers(gl, verticesColors); //, verticesColors, n
if (n < 0) {
console.log('Failed to set the vertex information');
return;
}
// Get the storage location of u_MvpMatrix
var u_MvpMatrix = gl.getUniformLocation(gl.program, 'u_MvpMatrix');
if (!u_MvpMatrix) {
console.log('Failed to get the storage location of u_MvpMatrix');
return;
}
// Register the event handler
initEventHandlers(canvas);
// Specify the color for clearing <canvas>
gl.clearColor(0, 0, 0, 1);
gl.enable(gl.DEPTH_TEST);
// Start drawing
var tick = function () {
//setPerspective()寬高比
var aspect = canvas.width / canvas.height;
//
draw(gl, n, aspect, cx, cy, cz, fovy, u_MvpMatrix);
requestAnimationFrame(tick, canvas);
};
tick();
}
//
function initEventHandlers(canvas) {
var dragging = false; // Dragging or not
var lastX = -1, lastY = -1; // Last position of the mouse
// Mouse is pressed
canvas.onmousedown = function (ev) {
var x = ev.clientX;
var y = ev.clientY;
// Start dragging if a moue is in <canvas>
var rect = ev.target.getBoundingClientRect();
if (rect.left <= x && x < rect.right && rect.top <= y && y < rect.bottom) {
lastX = x;
lastY = y;
dragging = true;
}
};
//鼠標離開時
canvas.onmouseleave = function (ev) {
dragging = false;
};
// Mouse is released
canvas.onmouseup = function (ev) {
dragging = false;
};
// Mouse is moved
canvas.onmousemove = function (ev) {
var x = ev.clientX;
var y = ev.clientY;
if (dragging) {
var factor = 100 / canvas.height; // The rotation ratio
var dx = factor * (x - lastX);
var dy = factor * (y - lastY);
// Limit x-axis rotation angle to -90 to 90 degrees
//currentAngle[0] = Math.max(Math.min(currentAngle[0] + dy, 90.0), -90.0);
currentAngle[0] = currentAngle[0] + dy;
currentAngle[1] = currentAngle[1] + dx;
}
lastX = x, lastY = y;
};
//鼠標縮放
canvas.onmousewheel = function (event) {
var lastHeight = eyeHight;
if (event.wheelDelta > 0) {
eyeHight = Math.max(1, eyeHight - 80);
} else {
eyeHight = eyeHight + 80;
}
far = far + eyeHight - lastHeight;
};
}
function draw(gl, n, aspect, cx, cy, cz, fovy, u_MvpMatrix) {
//模型矩陣
var modelMatrix = new Matrix4();
modelMatrix.rotate(currentAngle[0], 1.0, 0.0, 0.0); // Rotation around x-axis
modelMatrix.rotate(currentAngle[1], 0.0, 1.0, 0.0); // Rotation around y-axis
modelMatrix.translate(-cx, -cy, -cz);
//視圖矩陣
var viewMatrix = new Matrix4();
viewMatrix.lookAt(0, 0, eyeHight, 0, 0, 0, 0, 1, 0);
//投影矩陣
var projMatrix = new Matrix4();
projMatrix.setPerspective(fovy, aspect, 10, far);
//模型視圖投影矩陣
var mvpMatrix = new Matrix4();
mvpMatrix.set(projMatrix).multiply(viewMatrix).multiply(modelMatrix);
// Pass the model view projection matrix to u_MvpMatrix
gl.uniformMatrix4fv(u_MvpMatrix, false, mvpMatrix.elements);
// Clear color and depth buffer
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
// Draw the cube
gl.drawElements(gl.TRIANGLES, n, gl.UNSIGNED_SHORT, 0);
}
function initVertexBuffers(gl, verticesColors) {
//DEM的一個網格是由兩個三角形組成的
// 0------1 1
// | |
// | |
// col col------col+1
var indices = new Uint16Array((row - 1) * (col - 1) * 6);
var ci = 0;
for (var yi = 0; yi < row - 1; yi++) {
for (var xi = 0; xi < col - 1; xi++) {
indices[ci * 6] = yi * col + xi;
indices[ci * 6 + 1] = (yi + 1) * col + xi;
indices[ci * 6 + 2] = yi * col + xi + 1;
indices[ci * 6 + 3] = (yi + 1) * col + xi;
indices[ci * 6 + 4] = (yi + 1) * col + xi + 1;
indices[ci * 6 + 5] = yi * col + xi + 1;
ci++;
}
}
//建立緩衝區對象
var vertexColorBuffer = gl.createBuffer();
var indexBuffer = gl.createBuffer();
if (!vertexColorBuffer || !indexBuffer) {
return -1;
}
// 將緩衝區對象綁定到目標
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexColorBuffer);
// 向緩衝區對象中寫入數據
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, verticesColors, gl.STATIC_DRAW);
//
var FSIZE = verticesColors.BYTES_PER_ELEMENT;
// 向緩衝區對象分配a_Position變量
var a_Position = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Position');
if (a_Position < 0) {
console.log('Failed to get the storage location of a_Position');
return -1;
}
gl.vertexAttribPointer(a_Position, 3, gl.FLOAT, false, FSIZE * 6, 0);
//開啓a_Position變量
gl.enableVertexAttribArray(a_Position);
// 向緩衝區對象分配a_Color變量
var a_Color = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Color');
if (a_Color < 0) {
console.log('Failed to get the storage location of a_Color');
return -1;
}
gl.vertexAttribPointer(a_Color, 3, gl.FLOAT, false, FSIZE * 6, FSIZE * 3);
//開啓a_Color變量
gl.enableVertexAttribArray(a_Color);
// 寫入並綁定頂點數組的索引值
gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer);
gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indices, gl.STATIC_DRAW);
return indices.length;
}
4) 運行結果
用chrome打開showDEM.html，選擇DEM文件，界面就會顯示DEM的渲染效果：
編程
3. 詳細講解
1) 讀取文件
程序的第一步是經過JS的FileReader（）函數讀取DEM文件，在其回調函數中讀取到數組verticesColors中，它包含了位置和顏色信息。讀取完成後調用繪製函數startDraw（）。canvas
//
var reader = new FileReader();
reader.onload = function () {
if (reader.result) {
//
var stringlines = reader.result.split("\n");
verticesColors = new Float32Array(stringlines.length * 6);
//
var pn = 0;
var ci = 0;
for (var i = 0; i < stringlines.length; i++) {
if (!stringlines[i]) {
continue;
}
var subline = stringlines[i].split(',');
if (subline.length != 6) {
console.log("錯誤的文件格式！");
return;
}
for (var j = 0; j < subline.length; j++) {
verticesColors[ci] = parseFloat(subline[j]);
ci++;
}
pn++;
}
if (ci < 3) {
console.log("錯誤的文件格式！");
}
//
var minX = verticesColors[0];
var maxX = verticesColors[0];
var minY = verticesColors[1];
var maxY = verticesColors[1];
var minZ = verticesColors[2];
var maxZ = verticesColors[2];
for (var i = 0; i < pn; i++) {
minX = Math.min(minX, verticesColors[i * 6]);
maxX = Math.max(maxX, verticesColors[i * 6]);
minY = Math.min(minY, verticesColors[i * 6 + 1]);
maxY = Math.max(maxY, verticesColors[i * 6 + 1]);
minZ = Math.min(minZ, verticesColors[i * 6 + 2]);
maxZ = Math.max(maxZ, verticesColors[i * 6 + 2]);
}
//包圍盒中心
var cx = (minX + maxX) / 2.0;
var cy = (minY + maxY) / 2.0;
var cz = (minZ + maxZ) / 2.0;
//根據視點高度算出setPerspective()函數的合理角度
var fovy = (maxY - minY) / 2.0 / eyeHight;
fovy = 180.0 / Math.PI * Math.atan(fovy) * 2;
startDraw(verticesColors, cx, cy, cz, fovy);
}
};
//
var input = event.target;
reader.readAsText(input.files[0]);
2) 繪製函數
繪製DEM跟繪製一個簡單三角形的步驟是差很少的：數組
- 獲取WebGL環境。
- 初始化shaders，構建着色器。
- 初始化頂點數組，分配到緩衝對象。
- 綁定鼠標鍵盤事件，設置模型視圖投影變換矩陣。
- 在重繪函數中調用WebGL函數繪製。
其中最關鍵的步驟是第三步，初始化頂點數組initVertexBuffers()。瀏覽器
function startDraw(verticesColors, cx, cy, cz, fovy) {
// Retrieve <canvas> element
var canvas = document.getElementById('demCanvas');
// Get the rendering context for WebGL
var gl = getWebGLContext(canvas);
if (!gl) {
console.log('Failed to get the rendering context for WebGL');
return;
}
// Initialize shaders
if (!initShaders(gl, VSHADER_SOURCE, FSHADER_SOURCE)) {
console.log('Failed to intialize shaders.');
return;
}
// Set the vertex coordinates and color (the blue triangle is in the front)
n = initVertexBuffers(gl, verticesColors); //, verticesColors, n
if (n < 0) {
console.log('Failed to set the vertex information');
return;
}
// Get the storage location of u_MvpMatrix
var u_MvpMatrix = gl.getUniformLocation(gl.program, 'u_MvpMatrix');
if (!u_MvpMatrix) {
console.log('Failed to get the storage location of u_MvpMatrix');
return;
}
// Register the event handler
initEventHandlers(canvas);
// Specify the color for clearing <canvas>
gl.clearColor(0, 0, 0, 1);
gl.enable(gl.DEPTH_TEST);
// Start drawing
var tick = function () {
//setPerspective()寬高比
var aspect = canvas.width / canvas.height;
//
draw(gl, n, aspect, cx, cy, cz, fovy, u_MvpMatrix);
requestAnimationFrame(tick, canvas);
};
tick();
}
3) 使用緩衝區對象
在函數initVertexBuffers（）中包含了使用緩衝區對象向頂點着色器傳入多個頂點數據的過程：函數
- 建立緩衝區對象（gl.createBuffer()）；
- 綁定緩衝區對象（gl.bindBuffer()）；
- 將數據寫入緩衝區對象（gl.bufferData）；
- 將緩衝區對象分配給一個attribute變量(gl.vertexAttribPointer)
- 開啓attribute變量(gl.enableVertexAttribArray)；
在本例中，在JS中申請的數組verticesColors分紅位置和顏色兩部分分配給緩衝區對象，並傳入頂點着色器；vertexAttribPointer（）是其關鍵的函數，須要詳細瞭解其參數的用法。最後，把頂點數據的索引值綁定到緩衝區對象，WebGL能夠訪問索引來間接訪問頂點數據進行繪製。webgl
function initVertexBuffers(gl, verticesColors) {
//DEM的一個網格是由兩個三角形組成的
// 0------1 1
// | |
// | |
// col col------col+1
var indices = new Uint16Array((row - 1) * (col - 1) * 6);
var ci = 0;
for (var yi = 0; yi < row - 1; yi++) {
for (var xi = 0; xi < col - 1; xi++) {
indices[ci * 6] = yi * col + xi;
indices[ci * 6 + 1] = (yi + 1) * col + xi;
indices[ci * 6 + 2] = yi * col + xi + 1;
indices[ci * 6 + 3] = (yi + 1) * col + xi;
indices[ci * 6 + 4] = (yi + 1) * col + xi + 1;
indices[ci * 6 + 5] = yi * col + xi + 1;
ci++;
}
}
//建立緩衝區對象
var vertexColorBuffer = gl.createBuffer();
var indexBuffer = gl.createBuffer();
if (!vertexColorBuffer || !indexBuffer) {
return -1;
}
// 將緩衝區對象綁定到目標
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexColorBuffer);
// 向緩衝區對象中寫入數據
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, verticesColors, gl.STATIC_DRAW);
//
var FSIZE = verticesColors.BYTES_PER_ELEMENT;
// 向緩衝區對象分配a_Position變量
var a_Position = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Position');
if (a_Position < 0) {
console.log('Failed to get the storage location of a_Position');
return -1;
}
gl.vertexAttribPointer(a_Position, 3, gl.FLOAT, false, FSIZE * 6, 0);
//開啓a_Position變量
gl.enableVertexAttribArray(a_Position);
// 向緩衝區對象分配a_Color變量
var a_Color = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Color');
if (a_Color < 0) {
console.log('Failed to get the storage location of a_Color');
return -1;
}
gl.vertexAttribPointer(a_Color, 3, gl.FLOAT, false, FSIZE * 6, FSIZE * 3);
//開啓a_Color變量
gl.enableVertexAttribArray(a_Color);
// 寫入並綁定頂點數組的索引值
gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer);
gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indices, gl.STATIC_DRAW);
return indices.length;
}
4. 其餘
1.這裏用到了幾個《WebGL編程指南》書中提供的JS組件。所有源代碼(包含DEM數據)地址連接：https://share.weiyun.com/5cvt8PJ ，密碼：4aqs8e。
2.若是關心如何設置模型視圖投影變換矩陣，以及綁定鼠標鍵盤事件，可參看這篇文章：WebGL或OpenGL關於模型視圖投影變換的設置技巧。
3.渲染的結果若是加入光照，效果會更好。debug
相關文章
- 1. WebGL的顏色渲染-渲染一張DEM(數字高程模型)
- 2. webgl渲染過程
- 3. Android 顏色渲染(四) BitmapShader位圖渲染
- 4. WebGL文字渲染的那些問題
- 5. 實時渲染中的光與顏色
- 6. WebGL筆記(六)_Three.js渲染obj模型並同時渲染全景圖
- 7. WebGIS 利用 WebGL 在 MapboxGL 上渲染 DEM 三維空間數據
- 8. 基於物理的渲染—迪士尼的渲染模型
- 9. 在render渲染poptip,在poptip裏面渲染table,數據用顏色區分
- 10. Canvas + WebGL中文藝術字渲染
- 更多相關文章...
- • ionic 顏色 - ionic 教程
- • PHP imagecolorclosest - 取得與指定的顏色最接近的顏色的索引值 - PHP參考手冊
- • 委託模式
- • Kotlin學習（二）基本類型
相關標籤/搜索
每日一句
-
每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
最新文章
- 1. 字節跳動21屆秋招運營兩輪面試經驗分享
- 2. Java 3 年，25K 多嗎？
- 3. mysql安裝部署
- 4. web前端開發中父鏈和子鏈方式實現通信
- 5. 3.1.6 spark體系之分佈式計算-scala編程-scala中trait特性
- 6. dataframe2
- 7. ThinkFree在線
- 8. 在線畫圖
- 9. devtools熱部署
- 10. 編譯和鏈接
歡迎關注本站公眾號,獲取更多信息
