WebGL 月影带练|青训营笔记

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这是我参与「第五届青训营 」笔记创作活动的第16天

课程重点:

  • WebGL是什么
  • WebGL主要应用
  • 3D 标准模型的四个齐次矩阵

WebGL是什么

GPU ≠ WebGL ≠ 计算机图形学

  • 光栅:将多边形拆成不同的像素,最终实现将图像绘制在屏幕上
  • 像素:控制每个点的颜色
  • 帧缓存:绘图过程中,像素信息被存放于帧缓存中
  • CPU:负责逻辑计算
  • GPU:负责图形计算

WebGL全称是Web Graphics Library,是一种3D绘图协议,但是WebGL通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定,可以为HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染,减去了开发网页专用渲染插件的麻烦,还可以创建复杂3D结构的网站页面和用来设计3D网页游戏等等。

  • 轮廓提取
  • 光栅化
  • 帧缓存
  • 渲染

GPU由大量小运算单元构成,每个单元只负责处理很简单的运算,可以并行处理。

WebGL绘图流程:

  1. 创建WebGL上下文(canvas对象)
  2. 创建WebGL Program
  3. 将数据存入缓冲区
  4. 将缓冲区数据读取到GPU
  5. GPU执行WebGL程序,输出结果

着色器: 通过GLSL编写,输入顶点信息,输出每个像素的坐标和颜色。可分为顶点着色器,片段着色器。 网格化、贴图。

Transform:线性变化 矩阵乘法

  • 平移
  • 旋转
  • 缩放

值得注意的是,虽然webGL与canvas2d都可以暴露在canvas元素中,但webGL的坐标系是以画布中心为坐标原点的坐标系而非canvas2d那种以左上角为原点的坐标系。

WebGL主要应用

WebGL完美地解决了现有的Web交互式三维动画的两个问题:

  • 通过HTML脚本本身实现Web交互式三维动画的制作,WebGL无需任何浏览器插件支持
  • WebGL利用底层的图形硬件可以加速进行图形渲染。

CPU vs GPU

  • CPU:由数百万个晶体管组成,有多个处理内核,被称为计算机的大脑,是所有现代计算系统必不可缺的组成部分,主要执行计算机和操作系统所需要的命令和流程。

  • GPU:由大量的小运算单元构成,每个运算单元只负责处理简单的计算,由于每一个单元都是独立的,所以所有计算都可以并行处理。

  • 两个都是基本的计算引擎,GPU适合用在处理从串行计算到数据库运行这种一系列广泛的工作中,而GPU则更适合用在图像处理和游戏中。

3D标准模型的四个齐次矩阵:

  1. 投影矩阵 Projection Matrix
  2. 模型矩阵 Model Matrix
  3. 视图矩阵 View Matrix
  4. 法向量矩阵 Normal Matrix

基本图元:

  • 线
  • 三角

任意的多边形都可以由三角形组成:三角剖分。