WEBGL学习【四】模型视图矩阵
<html lang="zh-CN"> <!--服务器运行地址：http://127.0.0.1:8080/webgl/LearnNeHeWebGL/NeHeWebGL4.html-->
<head>
<title>NeHe's WebGL</title>
<meta charset="UTF-8"/>
<!--引入需要的库文件-->
<script type="text/javascript" src="Oak3D_v_0_5.js"></script> <!--片元着色器；为JavaScript片段指定一个ID编号，后面我可以更具这个ID编号来获取这段片元着色器的JavaScript片段代码-->
<script id="shader-fs" type="x-shader/x-fragment">
precision mediump float; varying vec4 vColor;
void main(void) {
gl_FragColor = vColor;
}
</script> <!--顶点着色器；后面可以通过ID编号来获取这段顶点着色器代码-->
<script id="shader-vs" type="x-shader/x-vertex">
attribute vec3 aVertexPosition;
attribute vec4 aVertexColor; uniform mat4 uMVMatrix;
uniform mat4 uPMatrix; varying vec4 vColor;
void main(void) {
gl_Position = uPMatrix * uMVMatrix * vec4(aVertexPosition, 1.0);
vColor = aVertexColor;
}
</script> <script type="text/javascript"> var gl;
//初始化WEBGL
function initGL(canvas) {
try {
//获取WEBGL上下文
gl = canvas.getContext("experimental-webgl");
//gl这个上下文中存放了一些属性（canvas的宽度、长度和其他相关属性数据）
//设置我的视口的宽度和高度
gl.viewportWidth = canvas.width;
gl.viewportHeight = canvas.height;
} catch (e) {
}
//如果获取失败
if (!gl) {
alert("Could not initialise WebGL, sorry :-(");
}
} //获取我的着色器对象
function getShader(gl, id) {
//根据id获取着色器源程序代码
var shaderScript = document.getElementById(id);
if (!shaderScript) {
return null;
} var str = "";
var k = shaderScript.firstChild;
while (k) {
if (k.nodeType == 3) {
str += k.textContent;
}
k = k.nextSibling;
} var shader;
//1.根据着色器的类型创建相应的着色器对象
if (shaderScript.type == "x-shader/x-fragment") {
shader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
} else if (shaderScript.type == "x-shader/x-vertex") {
shader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
} else {
return null;
} //2.向着色器对象中指定相应的GLSL ES源代码（以字符串的形式传递进去）
gl.shaderSource(shader, str);
//3.开始编译着色器（编译成为二进制的可执行文件）
gl.compileShader(shader); //检查下着色器的状态（是否编译成功）
if (!gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)) {
alert(gl.getShaderInfoLog(shader));
return null;
} return shader;
} //一个着色器对象必须包含一个顶点着色器和一个片元着色器
var shaderProgram; //初始化着色器
function initShaders() {
//获取我的顶点着色器和片元着色器
var fragmentShader = getShader(gl, "shader-fs");
var vertexShader = getShader(gl, "shader-vs"); //每一个program中可以存放一个顶点着色器和一个片元着色器
//4.创建我的程序对象
shaderProgram = gl.createProgram();
//5.为程序对象分配着色器对象
gl.attachShader(shaderProgram, vertexShader);
gl.attachShader(shaderProgram, fragmentShader); //6.链接程序对象
/**
* 1.可以保证顶点着色器和片元着色器同名并且是同类型的
* 2.attribute，uniform和varying变量个数不超过着色器的上限
*/
gl.linkProgram(shaderProgram);
//检测是否连接成功
if (!gl.getProgramParameter(shaderProgram, gl.LINK_STATUS)) {
alert("Could not initialise shaders");
}
//7.告诉WEBGL要使用的程序对象
gl.useProgram(shaderProgram); //指定一个新的属性；gl.enableVertexAttribArray，我们使用它来告诉WebGL我们会用一个数组来为属性赋值
//顶点的位置信息
shaderProgram.vertexPositionAttribute = gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aVertexPosition");
gl.enableVertexAttribArray(shaderProgram.vertexPositionAttribute); //获取我的顶点着色器中的attribute颜色变量
shaderProgram.textureCoordAttribute = gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aVertexColor");
gl.enableVertexAttribArray(shaderProgram.textureCoordAttribute); //从program中取得另外的两个属性值（模型视图投影矩阵）
shaderProgram.pMatrixUniform = gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uPMatrix");
shaderProgram.mvMatrixUniform = gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uMVMatrix");
} //定义了我的模型视图矩阵和投影矩阵
var mvMatrix;
var pMatrix; //在这里实现我的矩阵的进栈和出栈操作
var mvMatrixStack = [];
function myPushMatrix() {
var copy = new okMat4();
mvMatrix.clone(copy);
mvMatrixStack.push(copy);
} function myPopMatrix() {
if (mvMatrixStack.length == 0) {
throw "Invalid popMatrix!";
}
mvMatrix = mvMatrixStack.pop();
} //把我们新设置的模型视图投影矩阵传给顶点着色器中的uniform变量
function setMatrixUniforms() {
gl.uniformMatrix4fv(shaderProgram.pMatrixUniform, false, pMatrix.toArray());
gl.uniformMatrix4fv(shaderProgram.mvMatrixUniform, false, mvMatrix.toArray());
} //定义我的三角形和矩形缓冲区顶点位置
var pyramidVertexPositionBuffer;
var cubeVertexPositionBuffer;
//定义我的三角形和矩形缓冲区的顶点颜色
var pyramidVertexColorBuffer;
var cubeVertexColorBuffer;
//定义我的立方体索引下标
var cubeVertexIndexBuffer; //缓冲区的初始化
function initBuffers() {
//1.新建三角形顶点缓冲区对象
pyramidVertexPositionBuffer = gl.createBuffer();
//2.绑定目标对象到缓冲区
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, pyramidVertexPositionBuffer);
//初始化我的顶点数组
var vertices = [
// Front face
0.0, 1.0, 0.0,
-1.0, -1.0, 1.0,
1.0, -1.0, 1.0, // Right face
0.0, 1.0, 0.0,
1.0, -1.0, 1.0,
1.0, -1.0, -1.0, // Back face
0.0, 1.0, 0.0,
1.0, -1.0, -1.0,
-1.0, -1.0, -1.0, // Left face
0.0, 1.0, 0.0,
-1.0, -1.0, -1.0,
-1.0, -1.0, 1.0
];
//3.缓冲区对象中写入数据
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(vertices), gl.STATIC_DRAW); //计算顶点数组的大小和顶点个数
pyramidVertexPositionBuffer.itemSize = 3;
pyramidVertexPositionBuffer.numItems = 12; //1.创建我的颜色缓冲区
pyramidVertexColorBuffer = gl.createBuffer();
//2.绑定我的颜色缓冲区到目标对象
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, pyramidVertexColorBuffer);
//初始化我的颜色数组(对每一个顶点指定相应的颜色)
var colors = [
//注意保证在同一个顶点上面的颜色要相同
// Front face
1.0, 0.0, 0.0, 1.0,
0.0, 1.0, 0.0, 1.0,
0.0, 0.0, 1.0, 1.0, // Right face
1.0, 0.0, 0.0, 1.0,
0.0, 0.0, 1.0, 1.0,
0.0, 1.0, 0.0, 1.0, // Back face
1.0, 0.0, 0.0, 1.0,
0.0, 1.0, 0.0, 1.0,
0.0, 0.0, 1.0, 1.0, // Left face
1.0, 0.0, 0.0, 1.0,
0.0, 0.0, 1.0, 1.0,
0.0, 1.0, 0.0, 1.0
];
//3.向缓冲区对象中写入数据
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(colors), gl.STATIC_DRAW);
//计算三角形顶点颜色数组的大小和顶点个数
pyramidVertexColorBuffer.itemSize = 4;
pyramidVertexColorBuffer.numItems = 12; //1.新建矩形顶点缓冲区对象
cubeVertexPositionBuffer = gl.createBuffer();
//2.绑定目标对象到缓冲区
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, cubeVertexPositionBuffer);
//立方体的顶点位置数组
vertices = [
// Front face(123第一个三角形， 134第二个三角形)
-1.0, -1.0, 1.0,
1.0, -1.0, 1.0,
1.0, 1.0, 1.0,
-1.0, 1.0, 1.0, // Back face
-1.0, -1.0, -1.0,
-1.0, 1.0, -1.0,
1.0, 1.0, -1.0,
1.0, -1.0, -1.0, // Top face
-1.0, 1.0, -1.0,
-1.0, 1.0, 1.0,
1.0, 1.0, 1.0,
1.0, 1.0, -1.0, // Bottom face
-1.0, -1.0, -1.0,
1.0, -1.0, -1.0,
1.0, -1.0, 1.0,
-1.0, -1.0, 1.0, // Right face
1.0, -1.0, -1.0,
1.0, 1.0, -1.0,
1.0, 1.0, 1.0,
1.0, -1.0, 1.0, // Left face
-1.0, -1.0, -1.0,
-1.0, -1.0, 1.0,
-1.0, 1.0, 1.0,
-1.0, 1.0, -1.0
];
//3.向缓冲区对象中写入数据
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(vertices), gl.STATIC_DRAW);
//计算矩形顶点数组每一项数据的大小，和顶点个数（有四个不同的顶点位置，每个顶点由3个数字组成）
cubeVertexPositionBuffer.itemSize = 3;
cubeVertexPositionBuffer.numItems = 24; //1.创建我的立方体的顶点颜色缓冲区
cubeVertexColorBuffer = gl.createBuffer();
//2.绑定目标对象到缓冲区
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, cubeVertexColorBuffer);
//定义我的矩形的颜色数组
colors = [
[1.0, 0.0, 0.0, 1.0], // Front face[red]
[1.0, 1.0, 0.0, 1.0], // Back face[yellow]
[0.0, 1.0, 0.0, 1.0], // Top face[green]
[1.0, 0.5, 0.5, 1.0], // Bottom face[]
[1.0, 0.0, 1.0, 1.0], // Right face[]
[0.0, 0.0, 1.0, 1.0] // Left face[blue]
]; //对于矩形的四个顶点赋予相同的颜色
//每一个面的四个顶点都是同样的颜色
/***
* 1.0, 0.0, 0.0, 1.0
* 1.0, 0.0, 0.0, 1.0
* 1.0, 0.0, 0.0, 1.0
* 1.0, 0.0, 0.0, 1.0
* 1.0, 1.0, 0.0, 1.0
* 1.0, 1.0, 0.0, 1.0
* 1.0, 1.0, 0.0, 1.0
* 1.0, 1.0, 0.0, 1.0
* ………………………………
* 0.0, 0.0, 1.0, 1.0
* 0.0, 0.0, 1.0, 1.0
* 0.0, 0.0, 1.0, 1.0
* 0.0, 0.0, 1.0, 1.0
* @type {Array}
*/
var unpackedColors = [];
for (var i in colors) {
var color = colors[i];
for (var j=0; j < 4; j++) {
unpackedColors = unpackedColors.concat(color);
}
} //3.向缓冲区对象中写入数据
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(unpackedColors), gl.STATIC_DRAW);
//计算我的正方形的顶点数组
cubeVertexColorBuffer.itemSize = 4;
cubeVertexColorBuffer.numItems = 24; //开始定义我的顶点位置数组
//1.创建我的顶点索引缓冲区对象
cubeVertexIndexBuffer = gl.createBuffer();
//2.绑定目标对象到缓冲区
gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, cubeVertexIndexBuffer);
//设置我的顶点索引数组
var cubeVertexIndices = [
0, 1, 2, 0, 2, 3, // Front face
4, 5, 6, 4, 6, 7, // Back face
8, 9, 10, 8, 10, 11, // Top face
12, 13, 14, 12, 14, 15, // Bottom face
16, 17, 18, 16, 18, 19, // Right face
20, 21, 22, 20, 22, 23 // Left face
];
//3.向缓冲区对象写入数据
gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, new Uint16Array(cubeVertexIndices), gl.STATIC_DRAW);
//计算我的顶点索引数组的大小(每一项数据的大小，总共36个数据)
/**
* 1个不同的顶点位置（numItems），每个顶点由36个数字组成（itemSize）
* @type {number}
*/
cubeVertexIndexBuffer.itemSize = 1;
cubeVertexIndexBuffer.numItems = 36;
} //定义我的三角形和我的矩形的初始旋转角度
var rPyramid = 0;
var rCube = 0; //绘制我的场景（三角形和矩形）
function drawScene() {
//设置视口大小
gl.viewport(0, 0, gl.viewportWidth, gl.viewportHeight);
//清空颜色缓存和深度缓存
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT); //建立一个透视投影（视场角，视口比例，最近，最远距离）
pMatrix = okMat4Proj(45, gl.viewportWidth / gl.viewportHeight, 0.1, 100.0); //新建一个模型视图矩阵
mvMatrix = new okMat4();
//保存矩阵的初始状态
myPushMatrix(); //设置我的模型视图矩阵为平移矩阵
//mvMatrix = okMat4Trans(-1.5, 0.0, -7.0);
mvMatrix.translate(OAK.SPACE_WORLD, -1.5, 0.0, -8.0, true);
//三角形的椎体绕着Y轴旋转(本地坐标系旋转)
mvMatrix.rotY(OAK.SPACE_LOCAL, rPyramid, true); //1.绑定三角形顶点数据到缓冲区对象
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, pyramidVertexPositionBuffer);
gl.vertexAttribPointer(shaderProgram.vertexPositionAttribute, pyramidVertexPositionBuffer.itemSize, gl.FLOAT, false, 0, 0); //2.绑定三角形颜色信息到缓冲区对象,并且传递给顶点着色器
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, pyramidVertexColorBuffer);
gl.vertexAttribPointer(shaderProgram.textureCoordAttribute, pyramidVertexColorBuffer.itemSize, gl.FLOAT, false, 0, 0); //告诉WEBGL当前使用的模型视图投影矩阵
setMatrixUniforms();
//开始绘制三角形（从第0个位置开始，绘制numItems个顶点）
gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, pyramidVertexPositionBuffer.numItems);
//绘制完毕后再次恢复我的模型视图矩阵
myPopMatrix(); //再次保存我的模型视图矩阵
myPushMatrix();
//开始绘制立方体
mvMatrix.translate(OAK.SPACE_WORLD, 1.5, 0.0, -8.0, true);
//让我的矩形绕着XYZ轴旋转
//mvMatrix.rotX(OAK.SPACE_LOCAL, rCube, true);
mvMatrix.rot(OAK.SPACE_LOCAL, rCube, 1.0, 1.0, 1.0, true); //绑定四边形的顶点信息（与索引下标绑定在一起）
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, cubeVertexPositionBuffer);
gl.vertexAttribPointer(shaderProgram.vertexPositionAttribute, cubeVertexPositionBuffer.itemSize, gl.FLOAT, false, 0, 0); //开始传递颜色数据
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, cubeVertexColorBuffer);
gl.vertexAttribPointer(shaderProgram.textureCoordAttribute, cubeVertexColorBuffer.itemSize, gl.FLOAT, false, 0, 0); //开始绑定索引下标信息
gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, cubeVertexIndexBuffer); setMatrixUniforms(); //开始绘制立方体
//gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, 0, cubeVertexPositionBuffer.numItems);
gl.drawElements(gl.TRIANGLES, cubeVertexIndexBuffer.numItems, gl.UNSIGNED_SHORT, 0); //绘制完毕后，恢复我的模型视图矩阵的初始状态
myPopMatrix();
} //这里是我的主函数
function webGLStart() {
//获取canvas元素
var canvas = document.getElementById("lesson01-canvas"); //初始化WEBGL上下文信息
initGL(canvas); //初始化着色器
initShaders(); //出事阿虎缓冲区
initBuffers(); //指定清空画布的颜色，开启隐藏面消除的功能
gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
gl.enable(gl.DEPTH_TEST); //开始绘制我的场景
//drawScene();
//开始使用动画效果来绘制我的图形
tick();
} //实现我的动画绘制函数
function tick() {
//重复调用tick函数
okRequestAnimationFrame(tick); //开始绘制场景
drawScene(); //改变我的三角形和我的矩阵的旋转角度
animate();
} //开始不断修改我的旋转角度
var lastTime = 0;
function animate() {
var timeNow = new Date().getTime();
if (lastTime != 0) {
var elapsed = timeNow - lastTime; //三角形 90/s， 矩形 75/s
rPyramid += (90 * elapsed) / 1000.0;
rCube -= (75 * elapsed) / 1000.0;
}
lastTime = timeNow;
} </script> </head> <body onload="webGLStart();">
<canvas id="lesson01-canvas" style="border: none;" width="500" height="500"></canvas>
</body> </html>
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