webGL | 青训营笔记

76 阅读2分钟

这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 15 天 冲冲冲!

初识WebGL

WebGL是用于基于OpenGL ES的低级3D图形API的跨平台,免版税的Web标准,并通过HTML5 Canvas元素公开给ECMAScript。链接 熟悉OpenGL ES 2.0的开发人员将WebGL视为使用GLSL的基于Shader的API,其构造在语义上与基础OpenGL ES API相似。

WebGL(Web图形库)是一个JavaScript API,可在任何兼容的Web浏览器中渲染高性能的交互式3D和2D图形,而无需使用插件。WebGL通过引入一个与OpenGL ES 2.0非常一致的API来做到这一点,该API可以在HTML5 元素中使用。 这种一致性使API可以利用用户设备提供的硬件图形加速。

原理

webgl本身是作用到canvas上的;基于左手笛卡尔坐标系建立三维空间模型,然后通过光栅化的模型,通过相机视角远近着色渲染到canvas上呈现3D效果。

why WebbGL / why GPU

  • WebGL是什么
    • GPU != WebGL != 3D
  • WebGL为什么不像其他前端技术那么简单

Modern Graphics System

  • 光栅(Raster):几乎所有的现代图形系统都是基于光栅来绘制图形的,光栅就是指构成图像的像素阵列

  • 像素(Pixel):一个像素对应图像上的一个点,它通常保存图像上的某个具体位置的颜色等信息

  • 帧缓存(Frame Buffer):在绘制过程中,像素信息被存放于帧缓存中,帧缓存是一块内存地址

  • CPU(Central Processing Unit):中央处理单元,负责逻辑计算。

  • GPU(Graphics Processing Unit):图像处理单元,负责图形计算

  • 轮廓提取/meshing

  • 光栅化

  • 帧缓存

  • 渲染

The Pipeline

CPU vs GPU

  • GPU由大量运算单元构成

  • 每个运算单元只负责处理很简单的计算

  • 每个运算单元彼此独立

  • 因此所有计算可以并行处理

WebGL & OpenGL

OpenGL

WebGL Startup

  • 创建WebGL上下文
  • 创建WebGL Program
  • 将数据存入缓存区
  • 将缓存区数据读取到GPU
  • GPU执行WebGL程序,输出结果

Create WebGL Context

The Shaders

  • Vertex Shader

  • Fragment Shader

Create Program

Data to Frame Buffer

Axes

Typed Array

Frame Buffer to GPU

WebGL

Mesh.js

mesh.js

Polygons

Triangulations

Draw Polygon with 2D Triangulations

使用Earcut进行三角剖分

3DMeshing

Tansforms

旋转+缩放是线性变换

Apply TransForms

3D Matrix

3D标准模型的四个齐次矩阵

  • 投影矩阵Project Matrix
  • 模型矩阵Model Matrix
  • 视图矩阵View Matrix
  • 法向量矩阵Normal Matrix

参考资料

the book of shaders

Mesh.js

glsl-doodle

SpriteJS

ThreeJS

ShaderToy

稀土