26 WebGL的透视投影矩阵

2018-03-04 02:54:41 人阅读

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案例解析

 上一章讲的盒状投影矩阵,主要用于精度需求度高的工业。而这一节的透视投影矩阵,更符合我们正常人的视觉,也是就近大远小的感觉。

我们需要实现的效果就是同样大小的图形,距离视点越远,展现出来就越小,如图:

上面案例图片的感觉就达到了近大远小的深度感,那我们如何定义透视投影可视空间:

就像盒状可视空间那样,透视投影可视空间也有视点、视线、近裁剪面和远裁剪面,这样可视空间内的物体才会被现实,可视空间外的物体则不会显示。那些跨越可视空间边界的物体则会显示在其他可视空间内的部分。

Matrix4对象的setPerspective()方法可用来定义透视投影可视空间。

定义了透视投影可视空间的矩阵被称为透视投影矩阵(perspective projection matrix)。

注意:第二个参数aspect是近裁剪面的宽高比,而不是水平视角(第一个参数是垂直视角)。比如说,如果近裁剪面的高度是100而宽度是200,那么宽高比就是2。

如图:我们指定了near=1.0,far=100,aspect=1.0(宽度等于高度,与画面相同),以及fov = 30.0。

案例源代码


                        
 
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<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>Title</title>
    <style>
        body {
            margin: 0;
            text-align: center;
        }
 
        #canvas {
            margin: 0;
        }
    </style>
</head>
<body onload="main()">
<canvas id="canvas" height="800" width="1200"></canvas>
</body>
<script src="/lib/webgl-utils.js"></script>
<script src="/lib/webgl-debug.js"></script>
<script src="/lib/cuon-utils.js"></script>
<script src="/lib/cuon-matrix.js"></script>
<script>
    //顶点着色器
    var VSHADER_SOURCE = "" +
        "attribute vec4 a_Position;\n" +
        "attribute vec4 a_Color;\n" +
        "uniform mat4 u_ModelViewMatrix;\n" +
        "varying vec4 v_Color;\n" +
        "void main(){" +
        "   gl_Position = u_ModelViewMatrix * a_Position;\n" +
        "   v_Color = a_Color;\n" +
        "}\n";
 
    //片元着色器
    var FSHADER_SOURCE = "" +
        "#ifdef GL_ES\n" +
        "precision mediump float;\n" +
        "#endif\n" +
        "varying vec4 v_Color;\n" +
        "void main(){" +
        "   gl_FragColor = v_Color;\n" +
        "}\n";
 
    //声明js需要的相关变量
    var canvas = document.getElementById("canvas");
    var gl = getWebGLContext(canvas);
 
    function main() {
        if (!gl) {
            console.log("你的浏览器不支持WebGL");
            return;
        }
 
        //初始化着色器
        if (!initShaders(gl, VSHADER_SOURCE, FSHADER_SOURCE)) {
            console.log("无法初始化着色器");
            return;
        }
 
        var n = initVertexBuffers(gl);
        if (n < 0) {
            console.log("无法创建缓冲区");
            return;
        }
 
        //设置视角矩阵的相关信息
        var u_ModelViewMatrix = gl.getUniformLocation(gl.program, "u_ModelViewMatrix");
        if (u_ModelViewMatrix < 0) {
            console.log("无法获取矩阵变量的存储位置");
            return;
        }
 
        //设置底色
        gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 
        //进入场景初始化
        draw(gl, n, u_ModelViewMatrix);
    }
 
    function draw(gl, n, u_ModelViewMatrix) {
        //设置视角矩阵的相关信息(视点,视线,上方向)
        var viewMatrix = new Matrix4();
        viewMatrix.setLookAt(0,0,5,0,0,-100,0,1,0);
 
        //设置模型矩阵的相关信息
        var modelMatrix = new Matrix4();
        modelMatrix.setRotate(0, 0, 0, 1);
 
        //设置透视投影矩阵
        var projMatrix = new Matrix4();
        projMatrix.setPerspective(30,canvas.width/canvas.height,1,100);
 
        //计算出模型视图矩阵 viewMatrix.multiply(modelMatrix)相当于在着色器里面u_ViewMatrix * u_ModelMatrix
        var modeViewMatrix = projMatrix.multiply(viewMatrix.multiply(modelMatrix));
 
        //将试图矩阵传给u_ViewMatrix变量
        gl.uniformMatrix4fv(u_ModelViewMatrix, false, modeViewMatrix.elements);
 
        gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
 
        //绘制图形
        gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, n);
 
    }
 
    function initVertexBuffers(gl) {
        var verticesColors = new Float32Array([
            // 右侧的三个三角形
            0.75,  1.0,  -4.0,  0.4,  1.0,  0.4, // 后面的绿色
            0.25, -1.0,  -4.0,  0.4,  1.0,  0.4,
            1.25, -1.0,  -4.0,  1.0,  0.4,  0.4,
 
            0.75,  1.0,  -2.0,  1.0,  1.0,  0.4, // 中间的黄色
            0.25, -1.0,  -2.0,  1.0,  1.0,  0.4,
            1.25, -1.0,  -2.0,  1.0,  0.4,  0.4,
 
            0.75,  1.0,   0.0,  0.4,  0.4,  1.0,  // 前面的蓝色
            0.25, -1.0,   0.0,  0.4,  0.4,  1.0,
            1.25, -1.0,   0.0,  1.0,  0.4,  0.4,
 
            // 左侧的三个三角形
 
            -0.75,  1.0,  -4.0,  0.4,  1.0,  0.4, // 后面的绿色
            -1.25, -1.0,  -4.0,  0.4,  1.0,  0.4,
            -0.25, -1.0,  -4.0,  1.0,  0.4,  0.4,
 
            -0.75,  1.0,  -2.0,  1.0,  1.0,  0.4, // 中间的黄色
            -1.25, -1.0,  -2.0,  1.0,  1.0,  0.4,
            -0.25, -1.0,  -2.0,  1.0,  0.4,  0.4,
 
            -0.75,  1.0,   0.0,  0.4,  0.4,  1.0,  // 前面的蓝色
            -1.25, -1.0,   0.0,  0.4,  0.4,  1.0,
            -0.25, -1.0,   0.0,  1.0,  0.4,  0.4,
        ]);
 
        var n = 18;//一共18个顶点
 
        //创建缓冲区对象
        var vertexColorBuffer = gl.createBuffer();
        if (!vertexColorBuffer) {
            console.log("无法创建缓冲区对象");
            return -1;
        }
 
        //绑定缓冲区对象并写入数据
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexColorBuffer);
        gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, verticesColors, gl.STATIC_DRAW);
 
        //获取数组中一个元素所占的字节数
        var fsize = verticesColors.BYTES_PER_ELEMENT;
 
        //获取顶点位置变量位置
        var a_Position = gl.getAttribLocation(gl.program, "a_Position");
        if (a_Position < 0) {
            console.log("无法获取顶点位置的存储变量");
            return -1;
        }
 
        //对位置的顶点数据进行分配,并开启
        gl.vertexAttribPointer(a_Position, 3, gl.FLOAT, false, fsize * 6, 0);
        gl.enableVertexAttribArray(a_Position);
 
        //获取顶点颜色的变量
        var a_Color = gl.getAttribLocation(gl.program, "a_Color");
        if (a_Color < 0) {
            console.log("无法获取顶点位置的存储变量");
            return -1;
        }
 
        //对位置的顶点数据进行分配,并开启
        gl.vertexAttribPointer(a_Color, 3, gl.FLOAT, false, fsize * 6, fsize * 3);
        gl.enableVertexAttribArray(a_Color);
 
        return n;
    }
</script>
</html>
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