WebGL 绘制基本点图: 点缀数字世界

2023-12-24 07:11:59

WebGL 点图绘制：数字世界绘图利器

点图绘制：揭开数字世界之美

在数字世界的绘制领域，点图绘制可谓一枝独秀。这种由无数个点组成的图形不仅可以传达丰富的信息，更能为虚拟场景增添一抹灵动。点图绘制的广泛应用包括气象数据可视化、股票走势图绘制等等，为我们揭示数据背后的深刻洞见。

WebGL，作为一种强大的 3D 图形 API，让点图绘制如虎添翼。WebGL 完美地将 OpenGL ES 2.0 标准集成到浏览器中，使开发人员能够充分利用硬件加速，轻松渲染出复杂精细的 3D 场景。点图绘制作为 WebGL 的一项基本操作，通过 WebGL 着色器语言得以实现。

WebGL 着色器语言：图形背后的魔法

WebGL 着色器语言是点图绘制的神奇魔法棒。它是一种专门针对 WebGL 编写的编程语言，用于编写着色器，也就是控制图形外观和行为的程序。WebGL 着色器语言包含两种类型的着色器：顶点着色器和片段着色器。

顶点着色器负责定义顶点坐标，即 3D 空间中的点，这些点共同构成了图形的形状。顶点着色器能够对顶点坐标进行一系列变换，例如平移、旋转和缩放，从而改变图形的形态。

片段着色器则赋予图形生命力，它控制着每个像素的颜色和透明度。片段着色器还可以使用纹理贴图，为图形添加细节和真实感，使虚拟世界栩栩如生。

视口变换：从世界到屏幕

视口变换是将世界坐标转换为屏幕坐标的关键步骤。世界坐标是 3D 空间中的坐标，而屏幕坐标则是 2D 屏幕上的坐标。视口变换确保图形能够正确地在浏览器窗口中显示。

示例：点亮你的 WebGL 世界

代码示例：

// 顶点着色器代码
const vertexShaderSource = `
  attribute vec3 a_position;
  uniform mat4 u_projectionMatrix;
  uniform mat4 u_viewMatrix;
  uniform mat4 u_modelMatrix;

  void main() {
    gl_Position = u_projectionMatrix * u_viewMatrix * u_modelMatrix * a_position;
  }
`;

// 片段着色器代码
const fragmentShaderSource = `
  precision mediump float;

  void main() {
    gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
  }
`;

// 创建 WebGL 上下文
const canvas = document.getElementById('canvas');
const gl = canvas.getContext('webgl');

// 创建 WebGL 程序
const program = gl.createProgram();

// 编译顶点着色器和片段着色器
const vertexShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
gl.shaderSource(vertexShader, vertexShaderSource);
gl.compileShader(vertexShader);

const fragmentShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
gl.shaderSource(fragmentShader, fragmentShaderSource);
gl.compileShader(fragmentShader);

// 将顶点着色器和片段着色器附加到 WebGL 程序
gl.attachShader(program, vertexShader);
gl.attachShader(program, fragmentShader);

// 链接 WebGL 程序
gl.linkProgram(program);

// 使用 WebGL 程序
gl.useProgram(program);

// 创建顶点缓冲区对象
const vertexBuffer = gl.createBuffer();

// 绑定顶点缓冲区对象
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);

// 设置顶点数据
const vertices = new Float32Array([-0.5, -0.5, 0.0, 0.5, -0.5, 0.0, 0.0, 0.5, 0.0]);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW);

// 获取顶点着色器中的 a_position 变量的地址
const positionAttributeLocation = gl.getAttribLocation(program, 'a_position');

// 启用 a_position 变量
gl.enableVertexAttribArray(positionAttributeLocation);

// 告诉 WebGL 如何从顶点缓冲区对象中获取顶点数据
gl.vertexAttribPointer(positionAttributeLocation, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);

// 设置视口
gl.viewport(0, 0, canvas.width, canvas.height);

// 清除画布
gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);

// 绘制点图
gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 3);