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>
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