[置顶] 用webgl绘制一个彩色旋转立方体
2017-07-05 21:12
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用webgl绘制一个旋转立方体
今天给大家分享一个用webgl写的简单的三维场景：转动的交互式彩色立方体，其六个面的颜色都不一样。上次绘制二维彩色矩形时讲到，二维是三维场景的特殊情况，所以由二维向三维拓展也并不难，webgl里面提供了画三角形的方法，立方体有6个面，一个面由两个三角形组成，共计需要12个三角形，每个三角形又有3个顶点，故绘制立方体需要36个点，而实际上立方体只有8个顶点，这8个顶点有序组合成6个矩形面，如下图所示：
在程序里面有一个quad(a,b,c,d),表示一个矩形面，例如quad(v0,v1,v2,v3),表示第一个矩形面，其实为两个三角形构成，分别为(v1,v0,v3), (v1, v3,v2),按照这样的顶点索引顺序来画三角形，并最终构成整个立方体。
最终程序运行如下图：在最底下的三个按钮是用于控制立方体绕坐标轴旋转的交互式按钮。
下面是本例的代码：（如果大家需本例完整文件，可联系我，完全开源，用于交流学习）
cube.js：
/**
* Created by wjh on 2017/6/27.
*/
"use strict";
var canvas;
var gl;
var points = [];//顶点容器
var colors = [];//颜色容器
var control;
var u_control=[0,0,0];
var xAxis = 0;
var yAxis = 1;
var zAxis = 2;
var axis = 0;
umVertices = 36;//立方体需要12个三角形，共36个顶点
function init(){
canvas = document.getElementById("cube");
gl=WebGLUtils.setupWebGL(canvas);
if(!gl){alert("您的浏览器不支持WebGL!");}
gl.viewport(0,0,canvas.width,canvas.height);//设置视口大小
gl.clearColor(0.0,0.0,0.0,1.0);//设置背景颜色
colorCube();//彩色立方体
gl.enable(gl.DEPTH_TEST);//消除隐藏面
//初始化着色器
var program = initShaders(gl,"v-shader","f-shader");
gl.useProgram(program);
//创建缓冲区，并向缓冲区写入立方体每个面的颜色信息
var cBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer( gl.ARRAY_BUFFER, cBuffer );
gl.bufferData( gl.ARRAY_BUFFER, flatten(colors), gl.STATIC_DRAW );
//获取着色器中a_Color变量，并向其传递数据
var a_Color = gl.getAttribLocation( program, "a_Color" );
gl.vertexAttribPointer( a_Color, 4, gl.FLOAT, false, 0, 0 );
gl.enableVertexAttribArray( a_Color );
//创建缓冲区，并向缓冲区写入立方体的顶点左边信息
var vBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer( gl.ARRAY_BUFFER, vBuffer );
gl.bufferData( gl.ARRAY_BUFFER, flatten(points), gl.STATIC_DRAW );
//获取着色器中a_Position变量，并向其传递数据
var a_Position = gl.getAttribLocation(program,"a_Position");
gl.vertexAttribPointer(a_Position,4,gl.FLOAT,false,0,0);
gl.enableVertexAttribArray(a_Position);
//设置正射投影，即盒状空间，获取着色器变量u_Matrix，并传递数据
var u_Matrix = gl.getUniformLocation(program,"u_Matrix");
if(!u_Matrix){alert("获取u_Matrix位置失败！")}
var iMatrix = new Matrix4();
iMatrix.setOrtho(3,-3,-3,3,5,-5);
gl.uniformMatrix4fv(u_Matrix,false,iMatrix.elements);
control = gl.getUniformLocation(program,"u_control");
//添加窗口监听事件，在窗口底下的三个按钮，用于控制立方体绕坐标轴转动
document.getElementById( "xButton" ).onclick = function () {
axis = xAxis;
};
document.getElementById( "yButton" ).onclick = function () {
axis = yAxis;
};
document.getElementById( "zButton" ).onclick = function () {
axis = zAxis;
};
render();//执行绘图函数
}
//彩色立方体的顶点索引
function colorCube()
{
quad( 1, 0, 3, 2 );//第一个面
quad( 2, 3, 7, 6 );//第二个面
quad( 3, 0, 4, 7 );//第三个面
quad( 6, 5, 1, 2 );//第四个面
quad( 4, 5, 6, 7 );//第五个面
quad( 5, 4, 0, 1 );//第六个面
}
function quad(a,b,c,d){
//立方体的八个顶点(x,y,z,a)
var
cb21
vertices=[
vec4( -1.0, -1.0, 1.0, 1.0 ),
vec4( -1.0, 1.0, 1.0, 1.0 ),
vec4( 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 ),
vec4( 1.0, -1.0, 1.0, 1.0 ),
vec4( -1.0, -1.0, -1.0, 1.0 ),
vec4( -1.0, 1.0, -1.0, 1.0 ),
vec4( 1.0, 1.0, -1.0, 1.0 ),
vec4( 1.0, -1.0, -1.0, 1.0 )
];
//立方体面的颜色信息（r,g,b,a）
var cubeColors = [
[ 0.0, 0.0, 0.0, 1.0 ], // 黑
[ 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 ], // 红
[ 1.0, 1.0, 0.0, 1.0 ], // 黄
[ 0.0, 1.0, 0.0, 1.0 ], // 绿
[ 0.0, 0.0, 1.0, 1.0 ], // 蓝
[ 1.0, 0.0, 1.0, 1.0 ], // 品红
[ 0.0, 1.0, 1.0, 1.0 ], // 青色
[ 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 ] //白色
];
var indices = [ a, b, c, a, c, d ];//顶点索引顺序
//存取顶点余顶点索引信息算法
for ( var i = 0; i < indices.length; ++i ) {
points.push( vertices[indices[i]] );
//quad(1,0,3,2)按照indice的索引，另points.push(vertices[1],vertices[0],
// vertices[3],vertices[1],vertices[3],vertices[2]);
//再执行quad()......,直到六个quad()全执行完
colors.push(cubeColors[a]);
}
}
//绘制立方体
function render(){
//清除缓存和深度清除
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT|gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
//控制立方体旋转
u_control[axis] += 2.0;
//获取顶点着色器中u_control的位置
gl.uniform3fv(control, u_control);
//画立方体
gl.drawArrays(gl.TRIANGLES,0,NumVertices);
//循环函数，用于无限执行和渲染动画，让立方体一直转动
requestAnimationFrame(render);
}
window.onload = init;//窗口加载init函数，使立方体最终显示在屏幕上cube.html：
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>cube</title>
<!--顶点着色器-->
<script id="v-shader" type="x-shader/x-vertex">
attribute vec4 a_Position;
attribute vec4 a_Color;
uniform mat4 u_Matrix;
uniform vec3 u_control;
varying vec4 v_Color;
void main()
{
vec3 angles = radians(u_control);
vec3 c = cos(angles);
vec3 s = sin(angles);
<!--旋转矩阵-->
mat4 rx = mat4 (1.0,0.0,0.0,0.0,
0.0,c.x,s.x,0.0,
0.0,-s.x,c.x,0.0,
0.0,0.0,0.0,1.0);
mat4 ry = mat4(c.y,0.0,-s.y,0.0,
0.0,1.0, 0.0,0.0,
s.y,0.0,c.y,0.0,
0.0,0.0,0.0,1.0);
mat4 rz = mat4(c.z,s.z,0.0,0.0,
-s.z,c.z,0.0,0.0,
0.0,0.0,1.0,0.0,
0.0,0.0,0.0,1.0);
gl_Position = u_Matrix * rz * ry * rx * a_Position;
gl_Position.z = -gl_Position.z;
v_Color = a_Color;
}
</script>
<!--片元着色器-->
<script id="f-shader" type="x-shader/x-fragment">
precision mediump float;
varying vec4 v_Color;
void main()
{
gl_FragColor = v_Color;
}
</script>
<!--调用js文件-->
<script type="text/javascript" src="../../libs/webgl-utils.js"></script>
<script type="text/javascript" src="../../libs/MV.js"></script>
<script type="text/javascript" src="../../libs/initShaders.js"></script>
<script type="text/javascript" src="../../libs/cuon-matrix.js"></script>
<script type="text/javascript" src="cube.js"></script>
</head>
<body>
<canvas id="cube" width="618" height="618">
</canvas>
<br/>
<!--在界面添加操作按钮-->
<button id="xButton">Rotate X</button>
<button id="yButton">Rotate Y</button>
<button id="zButton">Rotate Z</button>
</body>
</html>好了，今天就给大家分享到这里，请大家多多支持和交流。
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