WebGL簡易教程(三)：繪製一個三角形(緩衝區對象)

時間 2019-12-01

原文原文鏈接

目錄html

1. 概述

在上一篇教程《WebGL簡易教程(二)：向着色器傳輸數據》中，經過向着色器(shader)傳輸數據，改變了繪製點的大小和顏色。以前的例子只能繪製一個點，若是須要繪製如三角形、矩形或者立方體等稍微複雜的圖形，須要怎麼作呢？這個時候就須要一種很方便的機制——緩衝區對象（buffer object）。web

咱們知道，OpenGL/WebGL進行圖形工做，須要訪問顯存的數據。而像C或者JS這樣的編程語言去申請數據，老是保存在內存中——也就是說，須要把內存中的數據傳輸到顯存，OpenGL/WebGL才能進行繪製。數據的申請、傳輸、釋放是一種IO操做，對IO操做而言，分段的、屢次的讀寫操做的效率老是比不上一次整體的讀寫操做。緩衝區對象正是用來解決這兩個問題的：咱們能夠一次性向緩衝區對象填充大量的頂點數據，供頂點着色器使用。編程

這裏就經過繪製一個三角形的實例，來說解緩衝區對象的使用。通常來講，任何三維模型的基本單位就是三角形，會繪製三角形就能繪製任意複雜的圖形。canvas

2. 示例：繪製三角形

同以前的例子同樣，繪製三角形的實例包含HTML和JavaScript兩個部分。數組

1) HelloTriangle.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="utf-8" />
    <title>Hello Triangle</title>
  </head>

  <body onload="main()">
    <canvas id="webgl" width="400" height="400">
    Please use a browser that supports "canvas"
    </canvas>

    <script src="../lib/webgl-utils.js"></script>
    <script src="../lib/webgl-debug.js"></script>
    <script src="../lib/cuon-utils.js"></script>
    <script src="HelloTriangle.js"></script>
  </body>
</html>

這段HTML代碼與以前的例子相比幾乎沒有改動，引入了須要webgl組件和主要的繪製代碼HelloTriangle.js。沒有特別改動的話，之後的html代碼就再也不介紹。瀏覽器

2) HelloTriangle.js

// 頂點着色器程序
var VSHADER_SOURCE =
  'attribute vec4 a_Position;\n' + // attribute variable
  'void main() {\n' +
  '  gl_Position = a_Position;\n' + // Set the vertex coordinates of the point
  '}\n';

// 片元着色器程序
var FSHADER_SOURCE =
  'precision mediump float;\n' +
  'uniform vec4 u_FragColor;\n' +  // uniform変數
  'void main() {\n' +
  '  gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);\n' +
  '}\n';

function main() {
  // 獲取 <canvas> 元素
  var canvas = document.getElementById('webgl');

  // 獲取WebGL渲染上下文
  var gl = getWebGLContext(canvas);
  if (!gl) {
    console.log('Failed to get the rendering context for WebGL');
    return;
  }

  // 初始化着色器
  if (!initShaders(gl, VSHADER_SOURCE, FSHADER_SOURCE)) {
    console.log('Failed to intialize shaders.');
    return;
  }

  // 設置頂點位置
  var n = initVertexBuffers(gl);
  if (n < 0) {
    console.log('Failed to set the positions of the vertices');
    return;
  } 

  // 指定清空<canvas>的顏色
  gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);

  // 清空<canvas>
  gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);

  // 繪製三角形
  gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);
}

function initVertexBuffers(gl) {
  var vertices = new Float32Array([
    0, 0.5,   -0.5, -0.5,   0.5, -0.5
  ]);
  var n = 3; // 點的個數

  // 建立緩衝區對象
  var vertexBuffer = gl.createBuffer();
  if (!vertexBuffer) {
    console.log('Failed to create the buffer object');
    return -1;
  }

  // 將緩衝區對象綁定到目標
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
  // 向緩衝區對象寫入數據
  gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW);

  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;
  }
  // 將緩衝區對象分配給a_Position變量
  gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);

  // 鏈接a_Position變量與分配給它的緩衝區對象
  gl.enableVertexAttribArray(a_Position);

  return n;
}

與以前的繪製JS代碼相比，着色器等大部份內容都沒有變化，最主要的變化是再也不經過 gl.vertexAttrib3f()函數向着色器傳遞數據，取而代之的是自定義了一個初始化頂點位置函數initVertexBuffers()。在這個函數中，正是經過緩衝區對象向着色器傳遞數據的。編程語言

3) 緩衝區對象

在函數initVertexBuffers()中，能夠看到首先初始化了一個JavaScript數組（Float32Array是WebGL引入的特殊的類型化數組，可以保存大量同一種類型的元素）,它就是緩衝區須要寫入的數據：函數

var vertices = new Float32Array([
    0, 0.5,   -0.5, -0.5,   0.5, -0.5
  ]);

這個數據經過緩衝區對象傳入頂點着色器，須要以下五個步驟：webgl

(1) 建立緩衝區對象(gl.createBuffer())

// 建立緩衝區對象
  var vertexBuffer = gl.createBuffer();
  if (!vertexBuffer) {
    console.log('Failed to create the buffer object');
    return -1;
  }

WebGL經過gl.createBuffer()來建立緩衝區對象，它告訴WebGL系統，開闢顯存空間接受內存傳輸過來的數據。其函數的具體說明以下：
debug

(2) 綁定緩衝區對象(gl.bindBuffer())

// 將緩衝區對象綁定到目標
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);

因爲緩衝區對象可能有多種用途，建立緩衝區以後還須要將其綁定到不一樣目標上，參數gl.ARRAY_BUFFER表示緩衝區對象存儲的是關於頂點的數據。其綁定函數gl.bindBuffer()的具體說明以下：

(3) 將數據寫入緩衝區對象(gl.bufferData())

// 向緩衝區對象寫入數據
  gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW);

這段代碼的意思是將數組vertices中的數據傳輸到目標gl.ARRAY_BUFFER上的緩衝區對象。其函數的具體說明以下：

(4) 將緩衝區對象分配給attribute變量(gl.vertexAttribPointer())

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;
  }
  // 將緩衝區對象分配給a_Position變量
  gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);

正如《WebGL簡易教程(二)：向着色器傳輸數據》介紹的，經過函數getAttribLocation()獲取頂點着色器的attribute變量a_Position的地址。不一樣的是，這裏用過函數gl.vertexAttribPointer()，將整個緩衝區對象，也就是頂點數據，一次性分配給attribute變量a_Position。其函數的具體說明以下：

(5) 開啓attribute變量(gl.enableVertexAttribArray())

// 鏈接a_Position變量與分配給它的緩衝區對象
  gl.enableVertexAttribArray(a_Position);

最後一步就很是簡單了，開啓attribute變量，創建緩衝區與attribute變量的鏈接。其函數說明以下：

經過以上五個步驟，着色器就能夠根據緩衝區對象的數據進行正確的繪製了。其示意圖以下：

4) 基本圖形繪製

與前兩篇教程中繪製點不一樣，這裏繪製的是一個三角形：

// 繪製三角形
  gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);

能夠看到這裏一樣是用的函數gl.drawArrays()進行繪製的，其具體的函數說明以下：

第二個參數和第三個參數很是簡單，表示從哪一個頂點數據繪製到哪一個頂點數據。例如這裏繪製三角形表示從第1個點繪製到第3個點。
第一個參數則很是強大，表示能夠繪製的7種基本圖形：

基本示意圖以下：

3. 結果

用瀏覽器打開HelloTriangle.html，能夠看到繪製了一個紅色的三角形，顯示效果以下所示：

4. 參考

原本部分代碼和插圖來自《WebGL編程指南》，源代碼連接：https://share.weiyun.com/5VjlUKo ，密碼：sw0x2x。會在此共享目錄中持續更新後續的內容。

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。