14 WebGL 使用矩阵实现图形 旋转+平移并解释一下缩放

2018-03-04 02:33:35 人阅读

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案例解析

 具体操作,wasd键控制缩放,上下左右键控制图形的位置,图形自动旋转。

 

简单的变换,我们可以用数学表达式实现。但是,情形复杂的情况下,数学表达式就不是一种很好的选择了,好在我们可以使用另一个数学工具——变换矩阵(Transformation matrix)来完成工作。

在上面的代码中,32行,我们先uniform声明了一个mat4矩阵类型的变量u_xformMatrix,

在34行,将代码修改成了<新坐标>=<变换矩阵>x<旧坐标>,并且矩阵变量一定要写在前面。

在gl.drawArrays()方法运行的时候,就会将34行的代码,按照上面的情况来运行,依次计算出新的坐标

(1)前面制作的旋转的sin b 和 cos b 在现在代码里面就是 a b e f的值

(2)影响平移的就是第四列,平移的修改为d h l 位置

(3)而影响缩放的呢,就是每一行与之相关的轴的值,根据变换时的计算得出,就是 a f k 三个位置的值

 

然后再main()方法的69行,获取到u_xformMatrix的存储位置。

由于WebGL和OpenGL一样,矩阵元素是按列主序在数组中的。所以,我们声明 Float32Array的时候,每个值代表的是:[a,e,i,m,b,f,j,n,c,g,k,o,d,n,l,p]

通过调用run()方法80行,声明了一个4x4的矩阵,并在88行,将值赋值给了变量。

 

最后,在95行,绘制的时候,gl.drawArrays()会对每一个顶点进行矩阵转换。

 

案例源代码


                        
 
 
<!doctype html>
<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport"
          content="width=device-width, user-scalable=no, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, minimum-scale=1.0">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <title>Document</title>
    <style>
        body {
            margin: 0;
            text-align: center;
        }
 
        #canvas {
            margin: 0;
        }
    </style>
</head>
<body onload="main()">
<canvas id="canvas" height="800" width="800">
    你的浏览器不支持WebGL,请更换新的浏览器
</canvas>
</body>
<script src="/lib/webgl-utils.js"></script>
<script src="/lib/webgl-debug.js"></script>
<script src="/lib/cuon-utils.js"></script>
<script>
    //顶点着色器
    var VSHADER_SOURCE = "" +
        "attribute vec4 a_Position;\n" +
        "uniform mat4 u_xformMatrix;\n" +//此处声明了一个矩阵的uniform变量
        "void main(){" +
        "   gl_Position = u_xformMatrix * a_Position;\n" +//顶点乘以矩阵
        "}";
 
    //片元着色器
    var FSHADER_SOURCE = "" +
        "void main(){" +
        "   gl_FragColor = vec4(0.0,1.0,0.0,1.0);" +
        "}";
 
    //声明初始旋转角度
    var angle = 0.0;
 
    //声明平移的x,y变量
    var Tx = 0.0, Ty = 0.0, Tz = 0.0;
 
    //声明缩放的x,y变量
    var Sx = 1.0,Sy = 1.0, Sz = 1.0;
 
    function main() {
        //获取canvas对象
        var canvas = document.getElementById("canvas");
 
        //获取WebGL上下文
        var gl = getWebGLContext(canvas);
 
        if (!gl) {
            console.log("无法获取到WebGL上下文");
            return;
        }
 
        if (!initShaders(gl, VSHADER_SOURCE, FSHADER_SOURCE)) {
            console.log("无法初始化着色器");
            return;
        }
 
        var n = initVertexBuffers(gl);
 
        //获取uniform的存储位置
        var u_xformMatrix = gl.getUniformLocation(gl.program, "u_xformMatrix");
 
 
        //书写一个可以重新绘制页面的方法
        function run() {
            //计算出sin b 和cos b的值
            var radian = Math.PI * angle / 180;
            var cosB = Math.cos(radian);
            var sinB = Math.sin(radian);
 
            //声明矩阵 按列主序排列
            var xformMatrix = new Float32Array([
                cosB*Sx, sinB*Sx, 0.0, 0.0,
                -sinB*Sy, cosB*Sy, 0.0, 0.0,
                0.0, 0.0, 1.0*Sz, 0.0,
                Tx, Ty, Tz, 1.0
            ]);
 
            //将生产的矩阵的值传递给u_xformMatrix变量
            gl.uniformMatrix4fv(u_xformMatrix,false,xformMatrix);
 
            //绘制底色
            gl.clearColor(0.0,0.0,.0,1.0);
 
            gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
 
            gl.drawArrays(gl.TRIANGLES,0,n);
        }
 
        //初始化第一次绘制
        run();
 
        //设置定时器,进行定时更新
        setInterval(function () {
            angle ++;
            run();
        },100);
 
        //设置键盘上下左右按钮移动图形
        document.addEventListener("keyup",function (event) {
            console.log(event.keyCode);
            switch (event.keyCode){
                case 37:
                    Tx -= 0.05;
                    break;
                case 38:
                    Ty += 0.05;
                    break;
                case 39:
                    Tx += 0.05;
                    break;
                case 40:
                    Ty -= 0.05;
                    break;
                case 87:
                    Sy += 0.05;
                    break;
                case 83:
                    Sy -= 0.05;
                    break;
                case 65:
                    Sx -= 0.05;
                    break;
                case 68:
                    Sx += 0.05;
                    break;
            }
 
            run();
        });
 
    }
 
    function initVertexBuffers(gl) {
        var vertices = new Float32Array([0.0, 0.5, -0.5, -0.5, 0.5, -0.5]);
        var n = 3;
 
        var vertexBuffer = gl.createBuffer();
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
        gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW);
        var a_Position = gl.getAttribLocation(gl.program, "a_Position");
 
        if (a_Position < 0) {
            console.log("无法获取变量存储位置");
            return;
        }
 
        gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);
 
        gl.enableVertexAttribArray(a_Position);
 
        return n;
    }
 
 
 
</script>
</html>
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