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WebGL：三维正交投影的完美指南

前端

用 WebGL 征服三维世界：深入探索正交投影

踏入 WebGL 的迷人世界，让我们一起揭开三维正交投影的奥秘，点亮你的三维之旅。让我们用代码的力量，打造一个令人惊叹的三维场景，探索三维世界的无限可能性。

三维正交投影：一个通往三维世界的窗口

三维正交投影就像一个神奇的窗口，让我们能够从各个角度观察三维对象，就像亲临其境一般。通过坐标变换，我们能够将三维对象投射到二维平面上，在屏幕上呈现出令人信服的三维效果。

WebGL 坐标映射：空间与平面的桥梁

为了实现三维正交投影，我们需要建立一个坐标映射系统，将三维空间中的坐标映射到二维平面上。这个系统由以下矩阵组成：

  • 模型矩阵： 定义对象的旋转、平移和缩放。
  • 观察矩阵： 定义摄像机的旋转、平移和缩放。
  • 投影矩阵： 将三维空间投射到二维平面上。

实战：构建你的第一个 WebGL 三维场景

现在，让我们动手使用 WebGL 构建一个简单的三维场景，亲身体验三维正交投影的魅力：

// 1. 加载 WebGL 上下文
const canvas = document.getElementById("canvas");
const gl = canvas.getContext("webgl");

// 2. 加载着色器程序
const vertexShader = ...;
const fragmentShader = ...;
const program = gl.createProgram();
gl.attachShader(program, vertexShader);
gl.attachShader(program, fragmentShader);
gl.linkProgram(program);
gl.useProgram(program);

// 3. 定义三维对象
const cubeVertices = ...;
const cubeIndices = ...;
const cubeBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, cubeBuffer);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(cubeVertices), gl.STATIC_DRAW);
const cubeIndexBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, cubeIndexBuffer);
gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, new Uint16Array(cubeIndices), gl.STATIC_DRAW);

// 4. 设置投影矩阵
const projectionMatrix = ...;
const projectionMatrixLocation = gl.getUniformLocation(program, "projectionMatrix");
gl.uniformMatrix4fv(projectionMatrixLocation, false, projectionMatrix);

// 5. 设置模型矩阵
const modelMatrix = ...;
const modelMatrixLocation = gl.getUniformLocation(program, "modelMatrix");
gl.uniformMatrix4fv(modelMatrixLocation, false, modelMatrix);

// 6. 设置观察矩阵
const viewMatrix = ...;
const viewMatrixLocation = gl.getUniformLocation(program, "viewMatrix");
gl.uniformMatrix4fv(viewMatrixLocation, false, viewMatrix);

// 7. 绘制三维对象
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, cubeBuffer);
gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, cubeIndexBuffer);
const positionAttributeLocation = gl.getAttribLocation(program, "position");
gl.enableVertexAttribArray(positionAttributeLocation);
gl.vertexAttribPointer(positionAttributeLocation, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
gl.drawElements(gl.TRIANGLES, cubeIndices.length, gl.UNSIGNED_SHORT, 0);

常见问题解答

  • Q：三维正交投影和透视投影有什么区别？

    • A： 三维正交投影会以平行线投射三维对象，保留对象的实际大小和形状。而透视投影会产生逼真的三维效果，模拟人眼的视点。

  • Q：如何控制三维对象的旋转和缩放？

    • A： 通过修改模型矩阵可以控制对象的旋转、平移和缩放。

  • Q：WebGL 可以用于哪些应用程序？

    • A： WebGL 被广泛应用于游戏、虚拟现实、增强现实和交互式可视化等领域。

  • Q：三维正交投影的局限性是什么？

    • A： 三维正交投影不会产生逼真的透视效果，但它在需要精确尺寸和形状的应用程序中很有用。

  • Q：学习三维正交投影需要哪些基础？

    • A： 对线性代数、图形学基础和 WebGL 编程有一定了解。

踏入 WebGL 和三维正交投影的神奇世界，开启你的三维创作之旅。掌握这些技巧，你将成为三维世界的建筑师，创造出令人叹为观止的场景，激发无限的想象力和创造力。