目录 1. 概述 2. 示例:绘制三角形 1) HelloTriangle.html 2) HelloTriangle.js 3) 缓冲区对象 (1) 创建缓冲区对象(gl.createBuffer()) (2) 绑定缓冲区对象(gl.bindBuffer()) (3) 将数据写入缓冲区对象(gl.bufferData()) (4) 将缓冲区对象分配给attribute变量(gl.vertexAttribPointer()) (5) 开启attribute变量(gl.enableVertexAttribArray()) 4) 基本图形绘制 3. 结果 4. 参考 1. 概述 在上一篇教程《WebGL简易教程(二):向着色器传输数据》中,通过向着色器(shader)传输数据,改变了绘制点的大小和颜色。之前的例子只能绘制一个点,如果需要绘制如三角形、矩形或者立方体等稍微复杂的图形,需要怎么做呢?这个时候就需要一种很方便的机制——缓冲区对象(buffer object)。 我们知道,OpenGL/WebGL进行图形工作,需要访问显存的数据。而像C或者JS这样的编程语言去申请数据,总是保存在内存中——也就是说,需要把内存中的数据传输到显存,OpenGL/WebGL才能进行绘制。数据的申请、传输、释放是一种IO操作,对IO操作而言,分段的、多次的读写操作的效率总是比不上一次总体的读写操作。缓冲区对象正是用来解决这两个问题的:我们可以一次性向缓冲区对象填充大量的顶点数据,供顶点着色器使用。 这里就通过绘制一个三角形的实例,来讲解缓冲区对象的使用。一般来说,任何三维模型的基本单位就是三角形,会绘制三角形就能绘制任意复杂的图形。 2. 示例:绘制三角形 同之前的例子一样,绘制三角形的实例包含HTML和JavaScript两个部分。 1) HelloTriangle.html Hello Triangle Please use a browser that supports "canvas" 这段HTML代码与之前的例子相比几乎没有改动,引入了需要webgl组件和主要的绘制代码HelloTriangle.js。没有特别改动的话,以后的html代码就不再介绍。 2) HelloTriangle.js // 顶点着色器程序 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変数 'void main() {\n' + ' gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);\n' + '}\n'; function main() { // 获取 元素 var canvas = document.getElementById('webgl'); // 获取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; } // 设置顶点位置 var n = initVertexBuffers(gl); if (n < 0) { console.log('Failed to set the positions of the vertices'); return; } // 指定清空的颜色 gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); // 清空 gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT); // 绘制三角形 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; // 点的个数 // 创建缓冲区对象 var vertexBuffer = gl.createBuffer(); if (!vertexBuffer) { console.log('Failed to create the buffer object'); return -1; } // 将缓冲区对象绑定到目标 gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer); // 向缓冲区对象写入数据 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; } // 将缓冲区对象分配给a_Position变量 gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0); // 连接a_Position变量与分配给它的缓冲区对象 gl.enableVertexAttribArray(a_Position); return n; } 与之前的绘制JS代码相比,着色器等大部分内容都没有变化,最主要的变化是不再通过 gl.vertexAttrib3f()函数向着色器传递数据,取而代之的是自定义了一个初始化顶点位置函数initVertexBuffers()。在这个函数中,正是通过缓冲区对象向着色器传递数据的。 3) 缓冲区对象 在函数initVertexBuffers()中,可以看到首先初始化了一个JavaScript数组(Float32Array是WebGL引入的特殊的类型化数组,能够保存大量同一种类型的元素),它就是缓冲区需要写入的数据: var vertices = new Float32Array([ 0, 0.5, -0.5, -0.5, 0.5, -0.5 ]); 这个数据通过缓冲区对象传入顶点着色器,需要如下五个步骤: (1) 创建缓冲区对象(gl.createBuffer()) // 创建缓冲区对象 var vertexBuffer = gl.createBuffer(); if (!vertexBuffer) { console.log('Failed to create the buffer object'); return -1; } WebGL通过gl.createBuffer()来创建缓冲区对象,它告诉WebGL系统,开辟显存空间接受内存传输过来的数据。其函数的具体说明如下: 1.创建缓冲区对象 (2) 绑定缓冲区对象(gl.bindBuffer()) // 将缓冲区对象绑定到目标 gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer); 由于缓冲区对象可能有多种用途,创建缓冲区之后还需要将其绑定到不同目标上,参数gl.ARRAY_BUFFER表示缓冲区对象存储的是关于顶点的数据。其绑定函数gl.bindBuffer()的具体说明如下: 2.绑定缓冲区对象 (3) 将数据写入缓冲区对象(gl.bufferData()) // 向缓冲区对象写入数据 gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW); 这段代码的意思是将数组vertices中的数据传输到目标gl.ARRAY_BUFFER上的缓冲区对象。其函数的具体说明如下: 3.将数据写入缓冲区对象 (4) 将缓冲区对象分配给attribute变量(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; } // 将缓冲区对象分配给a_Position变量 gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0); 正如《WebGL简易教程(二):向着色器传输数据》介绍的,通过函数getAttribLocation()获取顶点着色器的attribute变量a_Position的地址。不同的是,这里用过函数gl.vertexAttribPointer(),将整个缓冲区对象,也就是顶点数据,一次性分配给attribute变量a_Position。其函数的具体说明如下: 4.将缓冲区对象分配给attribute变量 (5) 开启attribute变量(gl.enableVertexAttribArray()) // 连接a_Position变量与分配给它的缓冲区对象 gl.enableVertexAttribArray(a_Position); 最后一步就非常简单了,开启attribute变量,建立缓冲区与attribute变量的连接。其函数说明如下: 5.开启attribute变量 通过以上五个步骤,着色器就可以根据缓冲区对象的数据进行正确的绘制了。其示意图如下: 6.使用缓冲区对象传输顶点 4) 基本图形绘制 与前两篇教程中绘制点不同,这里绘制的是一个三角形: // 绘制三角形 gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3); 可以看到这里同样是用的函数gl.drawArrays()进行绘制的,其具体的函数说明如下: 7.drawArrays() 第二个参数和第三个参数非常简单,表示从哪个顶点数据绘制到哪个顶点数据。例如这里绘制三角形表示从第1个点绘制到第3个点。 第一个参数则非常强大,表示可以绘制的7种基本图形: 8 9 基本示意图如下: 3. 结果 用浏览器打开HelloTriangle.html,可以看到绘制了一个红色的三角形,显示效果如下所示: 4. 参考 本来部分代码和插图来自《WebGL编程指南》,源代码链接:https://share.weiyun.com/5VjlUKo ,密码:sw0x2x。会在此共享目录中持续更新后续的内容。https://www.cnblogs.com/charlee44/p/11457791.html