虛擬展廳中所運(yùn)用的WebGL技術(shù)原理簡單介紹

Jyadmin — Wed, 23 Dec 2020 07:45:03 +0000

虛擬展廳中所運(yùn)用的WebGL技術(shù)原理簡單介紹 Jyadmin 周三, 12/23/2020 - 15:45

WebGL是什么，用它能做什么？

WebGL（Web Graphics Library）是一種3D繪圖協(xié)議，這種繪圖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許把JavaScript和OpenGL ES 2.0（OpenGL 的嵌入式平臺(tái)版本）結(jié)合在一起，通過增加OpenGL ES 2.0的一個(gè)JavaScript綁定來實(shí)現(xiàn)，WebGL可以為HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染。

開發(fā)者就可以借助系統(tǒng)顯卡來在瀏覽器里更流暢地展示3D場景和模型，還能創(chuàng)建復(fù)雜的導(dǎo)航和數(shù)據(jù)視覺化。WebGL技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)免去了開發(fā)網(wǎng)頁專用渲染插件的麻煩，可被用于創(chuàng)建具有復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)的網(wǎng)站頁面，甚至可以用來設(shè)計(jì)3D網(wǎng)頁游戲等等。

這項(xiàng)技術(shù)還應(yīng)用了一個(gè)繪制所需的專用語言 GLSL：

OpenGL著色語言（OpenGL Shading Language）是用來在OpenGL中著色編程的語言，他們是在圖形顯卡的GPU （Graphic Processor Unit圖形處理單元）上執(zhí)行的，一般著色器分為兩部分：Vertex Shader（頂點(diǎn)著色器）和Fragment（片元著色器），GLSL使用C語言作為基礎(chǔ)高階著色語言。

總的來說，WebGL就是通過js獲取Canvas上下文關(guān)系，使用JS Api操作GLSL語言進(jìn)行編程，并最終在Canvas中展示的web圖形繪制能力。

WebGL如何形成指定圖像？

1. WebGL只能繪制點(diǎn)(gl.POINTS)、線(gl.LINES)、三角(gl.TRIANGLES)三種基礎(chǔ)圖形，任何復(fù)雜圖形都是由基礎(chǔ)圖形組合形成的，如下圖所示的茶壺（復(fù)雜圖形），可被拆解為所示的復(fù)數(shù)基礎(chǔ)圖形的組合：

2. 繪制的實(shí)現(xiàn)，會(huì)經(jīng)過這三個(gè)步驟的處理：

① 獲取頂點(diǎn)坐標(biāo)（即該形狀的可見點(diǎn)陣集）

② 圖元裝配（將頂點(diǎn)繪制成一個(gè)一個(gè)三角形，拼接成面）

③ 光柵化（將每一個(gè)三角形所對(duì)應(yīng)畫布的位置和色值計(jì)算出來）

目標(biāo)圖形繪制的完整流程如下：

3. 目標(biāo)圖形在實(shí)際場景中存在位置、大小、透視關(guān)系等影響因素，為了達(dá)到符合預(yù)期的視覺效果，坐標(biāo)（X, Y, Z）將經(jīng)由復(fù)數(shù)個(gè)矩陣變換的計(jì)算處理，最終形成指定坐標(biāo)點(diǎn)（同樣片元也會(huì)根據(jù)矩陣關(guān)系計(jì)算著色結(jié)果）。

4.完成繪制后，通過JS的上下文操作DOM，將在Canvas上成功渲染“一幀”圖片，即每次計(jì)算將得到一組靜態(tài)的像素序列，用于鋪滿填充Canvas畫布。

此時(shí)一次完整的WebGL繪制流程完成。

WebGL的渲染，就是將三維圖形的坐標(biāo)點(diǎn)，經(jīng)過復(fù)雜的加工處理（3D建模），再經(jīng)由上述步驟的繪制流程，即可通過WebGL在前端頁面中完成“一次”繪制操作，此時(shí)通過JS將緩存區(qū)的圖元信息填充至Canvas，即可在網(wǎng)頁中展示一張靜態(tài)繪制圖，受限于篇幅原因，詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)建議通過網(wǎng)絡(luò)示例進(jìn)行了解。

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