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[WebGL入门]十五，为多边形涂抹颜色（顶点颜色的指定）

2017-06-21 18:36 309 查看
注：文章译自http://wgld.org/。原作者杉本雅広(doxas)，文章中假设有我的额外说明，我会加上［lufy：］。另外。鄙人webgl研究还不够深入。一些专业词语。假设翻译有误。欢迎大家指正。



本次的demo的执行结果

添加顶点属性的个数

上次，最终绘制了一个三角形。可是仅仅绘制了一个纯白色的多边形。

这次。给多边形的顶点中加入颜色属性，基本上做的事情和上一篇文章一样，仅仅是略微添加点步骤而已。

首先，就像曾经多次反复的那样，顶点能够包括非常多种情报（參考：顶点缓存和基础）。并且每个情报叫做一个顶点属性。

上一篇的demo，顶点种仅仅包括了位置情报这一个顶点属性，这一次加入一个颜色的顶点属性。
一个顶点属性。须要有一个东西和它相应，还记得吧。

答案就是，顶点缓存（VBO）。上一篇中准备了保存位置用的VBO进行渲染，这次再准备还有一个VBO，同一时候将位置情报的VBO和颜色情报的VBO都传给顶点着色器。来给多边形着色。

着色器代码的改动

那么，先从着色器的代码開始看吧。
这次，须要两个attribute变量。各自是为了接收顶点的位置和颜色。
>顶点着色器的代码

attribute vec3 position;
attribute vec4 color;
uniform   mat4 mvpMatrix;
varying   vec4 vColor;

void main(void){
vColor = color;
gl_Position = mvpMatrix * vec4(position, 1.0);
}
能够看到，一同声明了两个attribute变量。position和上次一样，没有变化，在它以下多了一个color，是为了处理顶点的颜色。
而上一篇中没有出现的varying变量。这一次也出现了。

就当作是复习了，再简单说一下，varying变量是顶点着色器和片段着色器之间的桥梁。看一下main函数中的代码就知道了，仅仅须要将attribute变量中的顶点的颜色直接赋值给varying变量。

加了这个处理之后，顶点着色器中的顶点属性就能传给片段着色器了。当然。顶点着色器中不须要做不论什么处理就能将数据传给片段着色器，这也是可编辑渲染管线的长处之中的一个。
接着，看片段着色器。
>片段着色器的代码

precision mediump float;
varying vec4 vColor;
void main(void){
gl_FragColor = vColor;
}
上一篇中使用的片段着色器，直接将颜色数据代入到了中的gl_FragColor中，所以绘制出的三角形是单色的。这一次，使用从顶点着色器传来的varying类型的变量vColor，那么顶点的颜色属性就会对多边形产生影响。

＊尽管说顶点着色器和片段着色器中都使用了相同的名字的varying变量，可是事实上是两个全然不同的变量。

>>指定准确度的precision

这一次的片段着色器中的第一行。出现了一个陌生的precision，这个precision是用来指定数值的准确度的keyword。紧接着跟在precision后面的是准确度修饰符。
这个修饰符有三种，简单点说就是指定准确度为上。中，下。事实上。变量中使用的小数发生变化时（也就是说。处理的数值的位数添加或是降低），依据执行的环境不同得到的结果是不太统一的。
lowp ：准确度低
mediump：准确度中
highp ：准确度高
上面的片段着色器代码中，precision后面紧接着写的是mediump float，这是说。让片段着色器中的float类型的数值的准确度都依照mediump来用。
无论在片段着色器中有没有做什么特殊的处理。首先要将precision相关的设定写上，否则在编译着色器的时候会出错。

这就像魔法的咒语一样，逃不掉的。

顶点缓存相关的处理

着色器之后。该是VBO了。这里尽管添加了一些内容，事实上仅仅是相同的东西做了两次，细致看的话，就会明确过来。跟上次基本上没什么变化吧。
>顶点数据的矩阵的做成

// 从数组中获取attributeLocation
var attLocation = new Array(2);
attLocation[0] = gl.getAttribLocation(prg, 'position');
attLocation[1] = gl.getAttribLocation(prg, 'color');

// 将元素数attribute保存到数组中
var attStride = new Array(2);
attStride[0] = 3;
attStride[1] = 4;

// 保存顶点的位置情报的数组
var vertex_position = [
0.0, 1.0, 0.0,
1.0, 0.0, 0.0,
-1.0, 0.0, 0.0
];

// 保存顶点的颜色情报的数组
var vertex_color = [
1.0, 0.0, 0.0, 1.0,
0.0, 1.0, 0.0, 1.0,
0.0, 0.0, 1.0, 1.0
];
上次的顶点属性仅仅有一个。所以保存顶点属性的序号的是一个纯粹的变量。这次，顶点属性有两个，所以使用了数组。而颜色是由RGBA四个元素组成的，所以颜色情报的数组长度为[顶点数 x 4]。
将顶点数据保存到数组之后，下一步就是依据数组来生成VBO了。

以下是代码。
>依据顶点数据数组生成VBO
// 生成VBO
var position_vbo = create_vbo(vertex_position);
var color_vbo = create_vbo(vertex_color);

// VBO绑定(位置情报)
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, position_vbo);
gl.enableVertexAttribArray(attLocation[0]);
gl.vertexAttribPointer(attLocation[0], attStride[0], gl.FLOAT, false, 0, 0);

// VBO绑定(颜色情报)
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, color_vbo);
gl.enableVertexAttribArray(attLocation[1]);
gl.vertexAttribPointer(attLocation[1], attStride[1], gl.FLOAT, false, 0, 0);
生成VBO之后。进行绑定，写入数据等处理，位置情报和颜色情报都是相同的，所以是反复了两次相同的处理。有人看到这里可能会有些想法了。VBO周围的处理，能够直接做成一个函数，将数组当作參数传进来基本上就攻克了。

总结

以上，就是与上一篇的内容相比的变更点。

主要就是着色器和VBO周围的处理有了些小变化。假设再给顶点添加其它新的属性的话，就依葫芦画瓢。像本次的内容一样。依照相同的步骤。再反复一遍就能够了，这样就能够给顶点自由的加入属性了。

最后，贴出本篇文章的demo的所有代码，链接也在最后给出，大家能够參考一下。

下次，通过操作模型变换矩阵，来绘制多个模型。

>demo的HTML代码

<html>
<head>
<title>WebGL TEST</title>
<script src="script.js" type="text/javascript"></script>
<script src="minMatrix.js" type="text/javascript"></script>

<script id="vs" type="x-shader/x-vertex">
attribute vec3 position;
attribute vec4 color;
uniform   mat4 mvpMatrix;
varying   vec4 vColor;

void main(void){
vColor = color;
gl_Position = mvpMatrix * vec4(position, 1.0);
}
</script>

<script id="fs" type="x-shader/x-fragment">
precision mediump float;

varying vec4 vColor;

void main(void){
gl_FragColor = vColor;
}
</script>
</head>
<body>
<canvas id="canvas"></canvas>
</body>
</html>

>demo的javascript代码

onload = function(){
// canvas对象获取
var c = document.getElementById('canvas');
c.width = 300;
c.height = 300;

// webgl的context获取
var gl = c.getContext('webgl') || c.getContext('experimental-webgl');

// 设定canvas初始化的颜色
gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);

// 设定canvas初始化时候的深度
gl.clearDepth(1.0);

// canvas的初始化
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);

// 顶点着色器和片段着色器的生成
var v_shader = create_shader('vs');
var f_shader = create_shader('fs');

// 程序对象的生成和连接
var prg = create_program(v_shader, f_shader);

// attributeLocation的获取
var attLocation = new Array(2);
attLocation[0] = gl.getAttribLocation(prg, 'position');
attLocation[1] = gl.getAttribLocation(prg, 'color');

// 将元素数attribute保存到数组中
var attStride = new Array(2);
attStride[0] = 3;
attStride[1] = 4;

// 保存顶点的位置情报的数组
var vertex_position = [
0.0, 1.0, 0.0,
1.0, 0.0, 0.0,
-1.0, 0.0, 0.0
];

// 保存顶点的颜色情报的数组
var vertex_color = [
1.0, 0.0, 0.0, 1.0,
0.0, 1.0, 0.0, 1.0,
0.0, 0.0, 1.0, 1.0
];

// 生成VBO
var position_vbo = create_vbo(vertex_position);
var color_vbo = create_vbo(vertex_color);

// VBO绑定(位置情报)
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, position_vbo);
gl.enableVertexAttribArray(attLocation[0]);
gl.vertexAttribPointer(attLocation[0], attStride[0], gl.FLOAT, false, 0, 0);

// VBO绑定(颜色情报)
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, color_vbo);
gl.enableVertexAttribArray(attLocation[1]);
gl.vertexAttribPointer(attLocation[1], attStride[1], gl.FLOAT, false, 0, 0);

// 使用minMatrix.js对矩阵的相关处理
// matIV对象生成
var m = new matIV();

// 各种矩阵的生成和初始化
var mMatrix = m.identity(m.create());
var vMatrix = m.identity(m.create());
var pMatrix = m.identity(m.create());
var mvpMatrix = m.identity(m.create());

// 视图变换坐标矩阵
m.lookAt([0.0, 1.0, 3.0], [0, 0, 0], [0, 1, 0], vMatrix);

// 投影坐标变换矩阵
m.perspective(90, c.width / c.height, 0.1, 100, pMatrix);

// 各矩阵想成，得到最终的坐标变换矩阵
m.multiply(pMatrix, vMatrix, mvpMatrix);
m.multiply(mvpMatrix, mMatrix, mvpMatrix);

// uniformLocation的获取
var uniLocation = gl.getUniformLocation(prg, 'mvpMatrix');

// 向uniformLocation中传入坐标变换矩阵
gl.uniformMatrix4fv(uniLocation, false, mvpMatrix);

// 绘制模型
gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);

// context的刷新
gl.flush();

// 生成着色器的函数
function create_shader(id){
// 用来保存着色器的变量
var shader;

// 依据id从HTML中获取指定的script标签
var scriptElement = document.getElementById(id);

// 假设指定的script标签不存在。则返回
if(!scriptElement){return;}

// 推断script标签的type属性
switch(scriptElement.type){

// 顶点着色器的时候
case 'x-shader/x-vertex':
shader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
break;

// 片段着色器的时候
case 'x-shader/x-fragment':
shader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
break;
default :
return;
}

// 将标签中的代码分配给生成的着色器
gl.shaderSource(shader, scriptElement.text);

// 编译着色器
gl.compileShader(shader);

// 推断一下着色器是否编译成功
if(gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)){

// 编译成功，则返回着色器
return shader;
}else{

// 编译失败，弹出错误消息
alert(gl.getShaderInfoLog(shader));
}
}

// 程序对象的生成和着色器连接的函数
function create_program(vs, fs){
// 程序对象的生成
var program = gl.createProgram();

// 向程序对象里分配着色器
gl.attachShader(program, vs);
gl.attachShader(program, fs);

// 将着色器连接
gl.linkProgram(program);

// 推断着色器的连接是否成功
if(gl.getProgramParameter(program, gl.LINK_STATUS)){

// 成功的话，将程序对象设置为有效
gl.useProgram(program);

// 返回程序对象
return program;
}else{

// 假设失败，弹出错误信息
alert(gl.getProgramInfoLog(program));
}
}

// 生成VBO的函数
function create_vbo(data){
// 生成缓存对象
var vbo = gl.createBuffer();

// 绑定缓存
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vbo);

// 向缓存中写入数据
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(data), gl.STATIC_DRAW);

// 将绑定的缓存设为无效
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, null);

// 返回生成的VBO
return vbo;
}

};

给顶点加入颜色，然后绘制三角形的demo

http://wgld.org/s/sample_003/

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