深入浅出 WebGL 面绘制

WebGL 初探：构建图形的基础

WebGL 是一种用于在网络浏览器中进行三维图形渲染的 API。它是 JavaScript 的一部分，允许开发者在浏览器中创建交互式图形应用程序。WebGL 的核心思想是利用图形处理单元 (GPU) 来加速图形渲染，从而实现流畅的动画和逼真的效果。

几何体：构成图形世界的基本单元

在计算机图形学中，几何体是指具有形状和大小的三维物体。几何体是构成图形世界的基本单元，通过组合和变换不同的几何体，可以创建出各种复杂的场景和模型。在 WebGL 中，几何体通常由三角形组成，因为三角形是最简单的几何体，并且可以很好地近似各种复杂的形状。

绘制面：从三角形开始

绘制一个面实际上就是绘制三个顶点的三角形。顶点是几何体的基本组成单元，它定义了几何体的形状和位置。在 WebGL 中，顶点通常由一个三维坐标点和一个法向量组成。法向量是指从顶点指向几何体表面的方向向量，它用于计算光照效果。

顶点着色器：定义顶点的位置和颜色

顶点着色器是一种特殊的程序，它用于处理顶点数据。顶点着色器可以对每个顶点进行变换，并计算顶点的最终位置和颜色。顶点着色器的输入是顶点数据，输出是经过变换后的顶点数据。

片段着色器：赋予几何体色彩

片段着色器是一种特殊的程序，它用于处理每个片段的颜色。片段是几何体表面上的一小块区域，它由一个或多个像素组成。片段着色器可以对每个片段的颜色进行计算，并最终确定片段的最终颜色。片段着色器的输入是片段数据，输出是片段的最终颜色。

绘制面：将三角形组合在一起

通过顶点着色器和片段着色器，我们可以将三个顶点组合在一起形成一个三角形，并为三角形赋予颜色。然后，我们将三角形发送给 WebGL，WebGL 会将三角形渲染到屏幕上。

应用实例：绘制一个矩形

现在，我们来应用这些概念来绘制一个矩形。首先，我们需要定义矩形的四个顶点。矩形的四个顶点分别是：

(-1, -1, 0)
(1, -1, 0)
(1, 1, 0)
(-1, 1, 0)

然后，我们需要编写顶点着色器和片段着色器。顶点着色器如下：

attribute vec3 position;
uniform mat4 modelViewProjectionMatrix;

void main() {
  gl_Position = modelViewProjectionMatrix * vec4(position, 1.0);
}

片段着色器如下：

uniform vec4 color;

void main() {
  gl_FragColor = color;
}

最后，我们需要将顶点数据和着色器代码发送给 WebGL，并让 WebGL 将矩形渲染到屏幕上。

总结

本文介绍了如何在 WebGL 中绘制一个面。我们从基础概念开始，逐步介绍了几何体、顶点着色器和片段着色器等概念。然后，我们通过一个示例来演示如何绘制一个矩形。通过本文，读者可以掌握 WebGL 的基本绘图原理，并能独立绘制各种常见的二维形状。