穿越次元的艺术：WebGL图形平移

WebGL图形平移的艺术

在计算机图形学中，平移是指图形在空间中的移动。它可以通过改变图形的顶点坐标来实现。顶点坐标是图形中每个顶点的三维坐标，它决定了图形的位置和形状。

在WebGL中，平移图形可以使用顶点着色器来实现。顶点着色器是一种特殊的程序，它在图形渲染的第一个阶段执行。顶点着色器的主要任务是处理顶点坐标，并将其变换到新的位置。

顶点着色器代码

attribute vec3 position;
uniform mat4 modelMatrix;
uniform mat4 viewMatrix;
uniform mat4 projectionMatrix;

void main() {
  gl_Position = projectionMatrix * viewMatrix * modelMatrix * position;
}

在顶点着色器代码中，position是顶点坐标，modelMatrix是模型矩阵，viewMatrix是观察矩阵，projectionMatrix是投影矩阵。其中，模型矩阵负责将图形从本地坐标系变换到世界坐标系，观察矩阵负责将图形从世界坐标系变换到观察坐标系，投影矩阵负责将图形从观察坐标系变换到裁剪坐标系。

片元着色器代码

precision mediump float;

uniform vec4 color;

void main() {
  gl_FragColor = color;
}

在片元着色器代码中，color是图形的颜色，gl_FragColor是输出的颜色。片元着色器负责将每个片元着色，并将其输出到帧缓冲区。

JavaScript代码

const canvas = document.getElementById('canvas');
const gl = canvas.getContext('webgl');

const vertexShaderSource = ...;
const fragmentShaderSource = ...;

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);

const program = gl.createProgram();
gl.attachShader(program, vertexShader);
gl.attachShader(program, fragmentShader);
gl.linkProgram(program);
gl.useProgram(program);

const positionAttributeLocation = gl.getAttribLocation(program, 'position');
const colorUniformLocation = gl.getUniformLocation(program, 'color');

const positionBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array([
  0.0, 0.0, 0.0,
  1.0, 0.0, 0.0,
  0.0, 1.0, 0.0,
]), gl.STATIC_DRAW);

gl.enableVertexAttribArray(positionAttributeLocation);
gl.vertexAttribPointer(positionAttributeLocation, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);

gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);

gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);

在JavaScript代码中，我们首先获取画布元素的WebGL上下文，然后创建顶点着色器和片元着色器，并将它们编译并链接到一个着色器程序中。接下来，我们获取顶点属性位置和颜色一致变量的位置，并创建顶点缓冲区和颜色缓冲区。最后，我们清除画布，并使用顶点缓冲区和颜色缓冲区绘制图形。

平移图形

要平移图形，我们需要修改模型矩阵。模型矩阵是一个4x4矩阵，它负责将图形从本地坐标系变换到世界坐标系。我们可以通过修改模型矩阵的平移分量来平移图形。

const modelMatrix = new Matrix4();
modelMatrix.translate(1.0, 0.0, 0.0);

在上面的代码中，我们创建了一个模型矩阵，并将其平移了1个单位。然后，我们将模型矩阵传递给顶点着色器，并使用它来变换顶点坐标。这样，图形就会平移1个单位。

总结

通过平移图形，我们可以让图形在空间中移动。平移图形是WebGL图形运动的基础，也是最容易理解和实现的。在本文中，我们从零开始，一步一步地讲解了如何使用WebGL平移图形。