内卷年代,是该学学 WebGL 了
2023-03-16 15:06:58来源:前端YUE
大部分公司的都会有可视化的需求,但是用echarts,antv等图表库,虽然能快速产出成果,但是还是要知道他们底层其实用canvas或svg来做渲染,canvas浏览器原生支持,h5天然支持的接口,而svg相比矢量化,但是对大体量的点的处理没有canvas好,但是可以操作dom等优势。canvas和svg我们一般只能做2d操作,当canvas.getContext("webgl")我们就能获取webgl的3d上下文,通过glsl语言操作gpu然后渲染了。理解webgl,可以明白h5的很多三维的api底层其实都是webgl实现,包括对canvas和svg也会有新的认知。
canvas和webgl的区别canvas和webgl都可以做二维三维图形的绘制。底层都会有对应的接口获取。cancvas一般用于二维canvas.getContext("2d"),三维一般可以通过canvas.getContext("webgl")
(相关资料图)
如果你有建模软件基础的话,相信3dmax、maya、su等软件你一定不会陌生,本质其实就是点、线、面来组成千变万化的事物。打个比方球体就是无数个点连成线然后每三根线形成面,当然有常见的四边形,其实也是两个三边形组成,为什么不用四边形,因为三边形更稳定、重心可计算、数据更容易测算。
所以核心也就是点、线、三角面
了解WebGLWebGL可以简单理解为是openGL的拓展,让web端通过js可以有强大的图形处理能力。当然为了与显卡做交互你必须得会glsl语言。
GLSLglsl着色器语言最重要的就是顶点着色器和片元着色器。简单理解为一个定位置一个添颜色。
简单绘制一个点webgl会有大量的重复性前置工作,也就是创建着色器 -> 传入着色器源码 -> 编译着色器 -> 创建着色器程序 -> 绑定、连接、启用着色器 -> 可以绘制了!
一般而言我们是不会重复写这个东西,封装好了直接调用就行。
function initShader (gl, VERTEX_SHADER_SOURCE, FRAGMENT_SHADER_SOURCE) { const vertexShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER); const fragmentShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER); gl.shaderSource(vertexShader, VERTEX_SHADER_SOURCE); gl.shaderSource(fragmentShader, FRAGMENT_SHADER_SOURCE); //编译着色器 gl.compileShader(vertexShader); gl.compileShader(fragmentShader); //创建程序对象 const program = gl.createProgram(); gl.attachShader(program, vertexShader); gl.attachShader(program, fragmentShader); gl.linkProgram(program); gl.useProgram(program); return program;}
Document <script src="./initShader.js"></script> <script> const ctx = document.getElementById("canvas") const gl = ctx.getContext("webgl") //着色器: 通过程序用固定的渲染管线,来处理图像的渲染,着色器分为两种,顶点着色器:顶点理解为坐标,片元着色器:像素 //顶点着色器源码 const VERTEX_SHADER_SOURCE = ` void main() { gl_Position = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); gl_PointSize = 10.0; } ` //片元着色器源码 const FRAGMENT_SHADER_SOURCE = ` void main() { gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); } ` //创建着色器 const program = initShader(gl, VERTEX_SHADER_SOURCE, FRAGMENT_SHADER_SOURCE) //执行绘制 gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1) //gl.drawArrays(gl.LINES, 0, 1) //gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 1)</script>
绘制效果如下:
相信看了上面有段代码会有疑惑
gl_position代表坐标,vec4就一个存放个4个float的浮点数的容量,定义坐标, 分别对应x、y、z、w,也就是三维坐标,但是w就等于比例缩放xyz而已,一般在开发中,我们的浏览器的坐标要跟这个做个转换对应上,gl_POintSize是点的大小,注意是浮点数
gl_flagColor渲染的像素是红色,是因为这类似于比例尺的关系需要做个转换, (R值/255,G值/255,B值/255,A值/1) ->(1.0, 0.0, 0.0, 1.0)
绘制动态点Document <script src="./initShader.js"></script> <script> const canvas = document.getElementById("canvas") const gl = canvas.getContext("webgl") const VERTEX_SHADER_SOURCE = ` precision mediump float; attribute vec2 a_Position; attribute vec2 a_Screen_Size; void main(){ vec2 position = (a_Position / a_Screen_Size) * 2.0 - 1.0; position = position * vec2(1.0, -1.0); gl_Position = vec4(position, 0, 1); gl_PointSize = 10.0; } ` const FRAGMENT_SHADER_SOURCE = ` precision mediump float; uniform vec4 u_Color; void main() { vec4 color = u_Color / vec4(255, 255, 255, 1); gl_FragColor = color; } ` //前置工作,着色器可以渲染了! const program = initShader(gl, VERTEX_SHADER_SOURCE, FRAGMENT_SHADER_SOURCE) //获取glsl的变量对应的属性做修改 var a_Position = gl.getAttribLocation(program, "a_Position"); var a_Screen_Size = gl.getAttribLocation(program, "a_Screen_Size"); var u_Color = gl.getUniformLocation(program, "u_Color"); gl.vertexAttrib2f(a_Screen_Size, canvas.width, canvas.height); //给glsl的属性赋值两个浮点数 //给个默认背景颜色 gl.clearColor(0, 0, 0, 1.0); gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT); //存储点击位置的数组。 var points = []; canvas.addEventListener("click", e => { var x = e.pageX; var y = e.pageY; var color = { r: Math.floor(Math.random() * 256), g: Math.floor(Math.random() * 256), b: Math.floor(Math.random() * 256), a: 1 }; points.push({ x: x, y: y, color: color }) gl.clearColor(0, 0, 0, 1.0); gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT); for (let i = 0; i < points.length; i++) { var color = points[i].color; gl.uniform4f(u_Color, color.r, color.g, color.b, color.a); gl.vertexAttrib2f(a_Position, points[i].x, points[i].y); gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1); } })</script>
vec2 position = (a_Position / a_Screen_Size) * 2.0 - 1.0;注意这里的坐标转换,从canvas转为ndc坐标,其实就是看范围就行,[0, 1] -> [0, 2] -> [-1, 1]。上面总体的流程总结下就是,定义着色器,定义glsl着色器源码 -> 通过api获取canvas的信息转换坐标系 -> 监听点击事件传递变量到glsl中 -> 通过pointer缓存 -> drawArrays绘制。但是这种方法,很明显有大量的重复渲染,每次遍历都要把之前渲染的重复执行。
大致效果
总结通过简单的webgl入门,已经有了初步的认知,大致的流程为:着色器初始化 -> 着色器程序对象 -> 控制变量 -> 绘制,为了更好的性能,后面会使用缓冲区来解决重复渲染的问题,这样我们的顶点不会一个一个设置而直接会被缓存,包括后面一些动态效果会涉及到矩阵的转换,如平移、缩放、旋转、复合矩阵。
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