WebGL-基础

WebGL主要是低级栅格化API，而不是3D API。要使用WebGL绘制图像，您必须传递代表该图像的矢量。然后，它使用OpenGL SL将给定的矢量转换为像素格式，并在屏幕上显示图像。编写WebGL应用程序涉及一系列步骤，我们将在本章中介绍这些步骤。

WebGL-坐标系

与其他3D系统一样，WebGL中将具有x，y和z轴，其中z轴表示depth。WebGL中的坐标限制为（1、1、1）和（-1，-1，-1）。这意味着-如果您将投影WebGL图形的屏幕视为一个多维数据集，则该多维数据集的一个角将为（1、1、1），而相反的角将为（-1，-1，-1）。WebGL将不会显示超出这些边界的任何内容。

下图描述了WebGL坐标系。z轴表示深度。z的正值表示对象在屏幕/查看器附近，而z的负值表示对象在屏幕/查看器附近。同样，x的正值表示对象在屏幕的右侧，而负值表示对象在屏幕的左侧。类似地，y的正值和负值指示对象是在屏幕的顶部还是底部。

WebGL图形

获取画布对象的WebGL context后，您可以开始使用JavaScript中的WebGL API绘制图形元素。

在开始使用WebGL之前，您需要了解以下一些基本术语。

顶点

通常，要绘制诸如多边形之类的对象，我们会在平面上标记点并将它们连接起来以形成所需的多边形。 顶点是定义3D对象边缘的结合点的点。 它由三个浮点值表示，每个浮点值分别代表x，y，z轴。

例

在以下示例中，我们绘制了一个三角形，该三角形具有以下顶点 -（0.5，0.5），（-0.5、0.5），（-0.5，-0.5）。

注意-我们必须使用JavaScript数组手动存储这些顶点，然后使用顶点缓冲区将它们传递到WebGL渲染管道。

指标

在WebGL中，数值用于标识顶点。这些数值称为索引。这些索引用于在WebGL中绘制网格。

注意-就像顶点一样，我们使用JavaScript数组存储索引，然后使用索引缓冲区将它们传递到WebGL渲染管道。

数组

与OpenGL和JoGL不同，WebGL中没有预定义的方法可以直接渲染顶点。我们必须使用JavaScript数组手动存储它们。

例

var vertices = [ 0.5, 0.5, 0.1,-0.5, 0.5,-0.5] 

缓冲

缓冲区是WebGL存储数据的存储区。有各种缓冲区，即绘图缓冲区，帧缓冲区，顶点缓冲区和索引缓冲区。的顶点缓冲器和索引缓冲器被用来描述和处理模型的几何形状。

顶点缓冲区对象存储有关顶点的数据，而索引缓冲区对象存储有关索引的数据。将顶点存储到数组中之后，我们使用这些Buffer对象将它们传递到WegGL图形管道。

帧缓冲区是图形存储器的一部分，用于保存场景数据。此缓冲区包含详细信息，例如表面的宽度和高度（以像素为单位），每个像素的颜色，深度和模板缓冲区。

网眼

为了绘制2D或3D对象，WebGL API提供了两种方法，即drawArrays()和drawElements()。这两个方法接受一个称为mode的参数，您可以使用该参数选择要绘制的对象。该字段提供的选项仅限于点，线和三角形。

要使用这两种方法绘制3D对象，我们必须使用点，线或三角形构造一个或多个基本多边形。之后，使用这些原始多边形，我们可以形成网格。

使用基本多边形绘制的3D对象称为“网格”。WebGL提供了多种绘制3D图形对象的方法，但是用户通常更喜欢绘制网格。

例

在以下示例中，您可以观察到我们已经使用两个三角形绘制了一个正方形→{1、2、3}和{4、1、3}。

着色器程序

我们通常使用三角形构造网格。由于WebGL使用GPU加速计算，因此有关这些三角形的信息应从CPU传输到GPU，这会占用大量通信开销。

WebGL提供了减少通信开销的解决方案。由于它使用在GPU上运行的ES SL（嵌入式系统着色器语言），因此我们使用着色器程序（我们使用OpenGL ES着色语言/ GLSL编写的程序）编写了所有必需的程序，以在客户端系统上绘制图形元素。

这些着色器是用于GPU的程序，用于编写着色器程序的语言是GLSL。在这些着色器中，我们精确地定义了顶点，变换，材质，光源和摄影机如何相互交互以创建特定的图像。

简而言之，这是一个实现算法以获取网格像素的代码段。我们将在后面的章节中讨论有关着色器的更多信息。着色器有两种类型-顶点着色器和片段着色器。

顶点着色器

文本着色器是在每个顶点上调用的程序代码。它用于将几何图形（例如三角形）从一个位置变换（移动）到另一个位置。它处理每个顶点的数据（每个顶点的数据），例如顶点坐标，法线，颜色和纹理坐标。

在顶点着色器的ES GL代码中，程序员必须定义属性来处理数据。这些属性指向用JavaScript编写的顶点缓冲区对象。

可以使用顶点着色器执行以下任务：

• 顶点变换
• 正常转换和归一化
• 纹理坐标生成
• 纹理坐标变换
• 灯光
• 色料应用

片段着色器（像素着色器）

网格由多个三角形组成，每个三角形的表面称为片段。片段着色器是在每个片段的所有像素上运行的代码。用于计算和填充单个像素上的颜色。

可以使用片段着色器执行以下任务：

• 插值运算
• 纹理访问
• 纹理应用
• 多雾路段
• 颜色总和

OpenGL ES SL变量

OpenGL ES SL的完整形式是OpenGL嵌入式系统着色语言。为了处理着色器程序中的数据，ES SL提供了三种类型的变量。它们如下：

• 属性-这些变量保存顶点着色器程序的输入值。属性指向包含每个顶点数据的顶点缓冲区对象。每次调用顶点着色器时，属性都指向不同顶点的VBO。
• Uniforms – 这些变量保存顶点和片段着色器共有的输入数据，例如灯光位置，纹理坐标和颜色。
• 变量-这些变量用于将数据从顶点着色器传递到片段着色器。

有了这么多的基础知识，我们现在将继续讨论图形管线。