WebGL系列教程九（动画）

news2024/9/22 12:13:50

目录

  • 1 前言
  • 2 绘制立方体并进行纹理映射
  • 3 动画思路
  • 4 开始绘制
    • 4.1 在顶点着色器中声明旋转矩阵
    • 4.2 获取旋转矩阵变量并进行赋值
    • 4.3 计算角度
    • 4.4 每一帧都去绘制
    • 4.5 效果
    • 4.6 完整代码
  • 5 总结

1 前言

  上一篇我们讲了WebGL中的基础语法，现在我们已经讲过了三维物体的绘制，着色及纹理映射，现在我们可以讲一些稍微高级点的操作了，这一节我们来讲动画，我们考虑怎么让一个立方体动起来。

2 绘制立方体并进行纹理映射

  这一节的代码是在WebGL系列教程六（纹理映射与立方体贴图）的基础上修改而来的，因此绘制立方体和纹理映射的代码我们直接拿过来。

<script id="vertex-shader" type="x-shader/x-vertex">
    //顶点位置
    attribute vec4 a_Position;
    //纹理坐标
    attribute vec2 a_TexCoord;
    //传递纹理坐标
    varying vec2 v_TexCoord;
    void main(){
        gl_Position = a_Position;
        //直接将纹理坐标赋值给传递变量
        v_TexCoord = a_TexCoord;
    }
</script>
<script id="fragment-shader" type="x-shader/x-fragment">
    precision highp float;
    //采样器，固定写法
    uniform sampler2D u_Sampler;
    //接收顶点着色器传过来的值
    varying vec2 v_TexCoord;
    void main(){
    	//到某个纹理坐标去采样，也是固定写法
        gl_FragColor = texture2D(u_Sampler,v_TexCoord);
    }
</script>


// Create a cube
//    v6----- v7
//   /|      /|
//  v1------v0|
//  | |     | |
//  | |v5---|-|v4
//  |/      |/
//  v2------v3
const verticesColors = new Float32Array([
    // 前面
    -1.0, -1.0,  1.0,   0.0, 0.0,//v2 图片左下角纹理坐标
     1.0, -1.0,  1.0,   1.0, 0.0,//v3 图片左下角纹理坐标
     1.0,  1.0,  1.0,   1.0, 1.0,//v0 图片右下角纹理坐标
    -1.0,  1.0,  1.0,   0.0, 1.0,//v1 图片左上角纹理坐标

    // 后面
    -1.0, -1.0, -1.0,   0.0, 0.0,//v5 同上
     1.0, -1.0, -1.0,   1.0, 0.0,//v4 同上
     1.0,  1.0, -1.0,   1.0, 1.0,//v7 同上
    -1.0,  1.0, -1.0,   0.0, 1.0,//v6 同上

    // 上面
    -1.0,  1.0,  1.0,   0.0, 0.0,//v1 同上
     1.0,  1.0,  1.0,   1.0, 0.0,//v0 同上
     1.0,  1.0, -1.0,   1.0, 1.0,//v7 同上
    -1.0,  1.0, -1.0,   0.0, 1.0,//v6 同上

    // 下面
     -1.0, -1.0, 1.0,   0.0, 0.0,//v2 同上
     1.0,  -1.0, 1.0,   1.0, 0.0,//v3 同上
     1.0,  -1.0,-1.0,   1.0, 1.0,//v4 同上
     -1.0, -1.0,-1.0,   0.0, 1.0,//v5 同上

    // 左面
    -1.0, -1.0, -1.0,   0.0, 0.0,//v5 同上
    -1.0, -1.0,  1.0,   1.0, 0.0,//v2 同上
    -1.0,  1.0,  1.0,   1.0, 1.0,//v1 同上
    -1.0,  1.0, -1.0,   0.0, 1.0,//v6 同上

    // 右面
     1.0, -1.0,  1.0,   0.0, 0.0,//v3 同上
     1.0, -1.0, -1.0,   1.0, 0.0,//v4 同上
     1.0,  1.0, -1.0,   1.0, 1.0,//v7 同上
     1.0,  1.0,  1.0,   0.0, 1.0,//v0 同上
]);


const indices = new Uint8Array([
    0, 1, 2, 0, 2, 3, // 前面
    4, 5, 6, 4, 6, 7, // 后面
    8, 9, 10, 8, 10, 11, // 上面
    12, 13, 14, 12, 14, 15, // 下面
    16, 17, 18, 16, 18, 19, // 左面
    20, 21, 22, 20, 22, 23  // 右面
]);
gl.viewport(0, 0, canvas.width, canvas.height);
gl.enable(gl.DEPTH_TEST);
//顶点
let vertexColorBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER,vertexColorBuffer);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER,verticesColors,gl.STATIC_DRAW);
let FSIZE = verticesColors.BYTES_PER_ELEMENT;
let a_Position = gl.getAttribLocation(program,'a_Position');
gl.vertexAttribPointer(a_Position,3,gl.FLOAT,false,FSIZE*5,0);
gl.enableVertexAttribArray(a_Position);
//指定纹理坐标值
let a_TexCoord = gl.getAttribLocation(program,'a_TexCoord');
gl.vertexAttribPointer(a_TexCoord,2,gl.FLOAT,false,5*FSIZE,3*FSIZE);
gl.enableVertexAttribArray(a_TexCoord);
let image = new Image();
image.src = 'static/sky.jpg';
image.onload = function(){
    console.log('image ok');
	//创建纹理对象
    let texture = gl.createTexture();
    //获取采样器
    let u_Sampler = gl.getUniformLocation(program,'u_Sampler');
    //反转Y轴，canvas的Y轴和WebGL的Y轴方向是反的
    gl.pixelStorei(gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL,1);
    //启用0号纹理
    gl.activeTexture(gl.TEXTURE0);
    gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D,texture);
    //设置纹理为，缩小纹理时，取纹理坐标周围四个像素的颜色均值
    gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D,gl.TEXTURE_MIN_FILTER,gl.LINEAR);
    //设置对象使用的图片，mipmap层级，图像的格式，纹理的格式，纹理数据类型，图片
    gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D,0,gl.RGB,gl.RGB,gl.UNSIGNED_BYTE,image);
    //将0号纹理赋值给采样器
    gl.uniform1i(u_Sampler,0);


    //绑定索引缓冲
    let indexBuffer =  gl.createBuffer();
    gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER,indexBuffer);
    gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER,indices,gl.STATIC_DRAW);
    //清空颜色缓冲和深度缓冲
    gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
    //绘制
    //顶点索引数组如果是Uint8Array，就是UNSIGNED_BYTE，表示数组里的值在0-2^8-1(255)
    //................Uint16Array,就是UNSIGNED_SHORT，表示数组里的值在0-2^16-1(65535)
    //................Uint32Array,就是UNSIGNED_INT，表示数组里的值在0-2^32-1(4294967295)
    gl.drawElements(gl.TRIANGLES, 36, gl.UNSIGNED_BYTE, 0);
};

效果：

在这里插入图片描述

3 动画思路

  现在我们要让这个立方体动起来。那怎么动呢？让立方体始终旋转就可以了。那怎么让它旋转呢？乘以我们之前讲到的旋转矩阵就可以了。那怎么让它一直动呢？用定时器可以实现，每秒都去执行，但是还有性能更好的实现方案，那就是requestAnimationFrame。requestAnimationFrame能够让浏览器每一帧都去调用一个函数。

4 开始绘制

4.1 在顶点着色器中声明旋转矩阵

<script id="vertex-shader" type="x-shader/x-vertex">
    //顶点位置
    attribute vec4 a_Position;
    //旋转矩阵
    uniform mat4 uRotateMatrix;
    //纹理坐标
    attribute vec2 a_TexCoord;
    //传递纹理坐标
    varying vec2 v_TexCoord;
    void main(){
    	//旋转矩阵乘以顶点的位置，表示每个顶点都经过了旋转
        gl_Position = uRotateMatrix * a_Position;
        //直接将纹理坐标赋值给传递变量
        v_TexCoord = a_TexCoord;
    }
</script>
<script id="fragment-shader" type="x-shader/x-fragment">
    precision highp float;
    //采样器，固定写法
    uniform sampler2D u_Sampler;
    //接收顶点着色器传过来的值
    varying vec2 v_TexCoord;
    void main(){
    	//到某个纹理坐标去采样，也是固定写法
        gl_FragColor = texture2D(u_Sampler,v_TexCoord);
    }
</script>

4.2 获取旋转矩阵变量并进行赋值

//创建旋转矩阵
var modelMatrix = new Matrix4();
//绕Y轴旋转60度，0，1，0，表示Y轴上的单位向量
modelMatrix.setRotate(60,0,1,0);
var uRotateMatrix = gl.getUniformLocation(program, 'uRotateMatrix');
gl.uniformMatrix4fv(uRotateMatrix,false,modelMatrix .elements);

4.3 计算角度

var ANGLE_STEP = 30.0;//假设每秒旋转30度
var currentAngle = 0.0; //当前是0度
var g_last = Date.now();//记录一个开始时间
function animate(angle) {
    // 计算角度
    var now = Date.now();//获取当前时间
    var elapsed = now - g_last;//两个时间相减，得到两个时间之差，单位为毫秒
    g_last = now;
    // 更新角度,一秒是1000毫秒，先算出过了几秒，再乘以角度的步长
    var newAngle = angle + ANGLE_STEP * (elapsed / 1000.0);
    return newAngle %= 360;
}

4.4 每一帧都去绘制

let tick = function(){
    currentAngle = animate(currentAngle);
    modelMatrix.setRotate(currentAngle,0,1,0);
    //绘制
    //略。。。
    //每一帧都去调用
    requestAnimationFrame(tick);
};
tick();

4.5 效果

在这里插入图片描述

4.6 完整代码

const verticesColors = new Float32Array([
    // 前面
    -1.0, -1.0,  1.0,   0.0, 0.0,//v2 图片左下角纹理坐标
     1.0, -1.0,  1.0,   1.0, 0.0,//v3 图片左下角纹理坐标
     1.0,  1.0,  1.0,   1.0, 1.0,//v0 图片右下角纹理坐标
    -1.0,  1.0,  1.0,   0.0, 1.0,//v1 图片左上角纹理坐标

    // 后面
     1.0, -1.0, -1.0,   0.0, 0.0,//v4 同上
    -1.0, -1.0, -1.0,   1.0, 0.0,//v5 同上
    -1.0,  1.0, -1.0,   1.0, 1.0,//v6 同上
     1.0,  1.0, -1.0,   0.0, 1.0,//v7 同上

    // 上面
    -1.0,  1.0,  1.0,   0.0, 0.0,//v1 同上
     1.0,  1.0,  1.0,   1.0, 0.0,//v0 同上
     1.0,  1.0, -1.0,   1.0, 1.0,//v7 同上
    -1.0,  1.0, -1.0,   0.0, 1.0,//v6 同上

    // 下面
     -1.0, -1.0, 1.0,   0.0, 0.0,//v2 同上
     1.0,  -1.0, 1.0,   1.0, 0.0,//v3 同上
     1.0,  -1.0,-1.0,   1.0, 1.0,//v4 同上
     -1.0, -1.0,-1.0,   0.0, 1.0,//v5 同上

    // 左面
    -1.0, -1.0, -1.0,   0.0, 0.0,//v5 同上
    -1.0, -1.0,  1.0,   1.0, 0.0,//v2 同上
    -1.0,  1.0,  1.0,   1.0, 1.0,//v1 同上
    -1.0,  1.0, -1.0,   0.0, 1.0,//v6 同上

    // 右面
     1.0, -1.0,  1.0,   0.0, 0.0,//v3 同上
     1.0, -1.0, -1.0,   1.0, 0.0,//v4 同上
     1.0,  1.0, -1.0,   1.0, 1.0,//v7 同上
     1.0,  1.0,  1.0,   0.0, 1.0,//v0 同上
]);


const indices = new Uint8Array([
    0, 1, 2, 0, 2, 3, // 前面
    4, 5, 6, 4, 6, 7, // 后面
    8, 9, 10, 8, 10, 11, // 上面
    12, 13, 14, 12, 14, 15, // 下面
    16, 17, 18, 16, 18, 19, // 左面
    20, 21, 22, 20, 22, 23  // 右面
]);
gl.viewport(0, 0, canvas.width, canvas.height);
gl.enable(gl.DEPTH_TEST);
//顶点
let vertexColorBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER,vertexColorBuffer);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER,verticesColors,gl.STATIC_DRAW);
let FSIZE = verticesColors.BYTES_PER_ELEMENT;
let a_Position = gl.getAttribLocation(program,'a_Position');
gl.vertexAttribPointer(a_Position,3,gl.FLOAT,false,FSIZE*5,0);
gl.enableVertexAttribArray(a_Position);


//指定纹理坐标值
let a_TexCoord = gl.getAttribLocation(program,'a_TexCoord');
gl.vertexAttribPointer(a_TexCoord,2,gl.FLOAT,false,5*FSIZE,3*FSIZE);
gl.enableVertexAttribArray(a_TexCoord);
let image = new Image();
image.src = 'static/sky.jpg';
// Rotation angle (degrees/second)
let ANGLE_STEP = 30.0;
let currentAngle = 0.0; 
let modelMatrix = new Matrix4();
// Last time that this function was called
let g_last = Date.now();
function animate(angle) {
    // Calculate the elapsed time
    let now = Date.now();
    let elapsed = now - g_last;
    g_last = now;
    // Update the current rotation angle (adjusted by the elapsed time)
    let newAngle = angle + (ANGLE_STEP * elapsed) / 1000.0;
    return newAngle %= 360;
}
image.onload = function(){
    let tick = function(){
        // console.log('image ok');
        currentAngle = animate(currentAngle);
        modelMatrix.setRotate(currentAngle,0,1,0);

        let texture = gl.createTexture();
        let u_Sampler = gl.getUniformLocation(program,'u_Sampler');
        //反转Y轴
        gl.pixelStorei(gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL,1);
        //启用0号纹理
        gl.activeTexture(gl.TEXTURE0);
        gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D,texture);
        //设置纹理为，缩小纹理，取纹理坐标周围四个像素的颜色均值
        gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D,gl.TEXTURE_MIN_FILTER,gl.LINEAR);
        //设置对象使用的图片，mipmap层级，图像的格式，纹理的格式，纹理数据类型，图片
        gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D,0,gl.RGB,gl.RGB,gl.UNSIGNED_BYTE,image);
        //将0号纹理赋值给采样器
        gl.uniform1i(u_Sampler,0);

        //绑定索引缓冲
        let indexBuffer =  gl.createBuffer();
        gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER,indexBuffer);
        gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER,indices,gl.STATIC_DRAW);


        //赋值给u_MvpMatrix
        var uRotateMatrix= gl.getUniformLocation(program, 'uRotateMatrix');
        gl.uniformMatrix4fv(uRotateMatrix,false,uRotateMatrix.elements);
        //清空颜色缓冲和深度缓冲
        gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
        //绘制
        //顶点索引数组如果是Uint8Array，就是UNSIGNED_BYTE，表示数组里的值在0-2^8-1(255)
        //................Uint16Array,就是UNSIGNED_SHORT，表示数组里的值在0-2^16-1(65535)
        //................Uint32Array,就是UNSIGNED_INT，表示数组里的值在0-2^32-1(4294967295)
        gl.drawElements(gl.TRIANGLES, 36, gl.UNSIGNED_BYTE, 0);
        requestAnimationFrame(tick, canvas);
    };
    tick();
    
};

5 总结

  本文中我们讲解了动画的原理，并在绘制的立方体及纹理贴图后，绕Y轴旋转，形成了一个简单的动画。本篇的内容结合了之前讲过的所有内容，是一个比较综合的例子，希望读者仔细体会，回见~

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拍的照片越来越多&#xff0c;想要了解一下日常拍摄的习惯&#xff0c;便于后面换镜头、调整参数等操作&#xff0c;所以写了这个脚本来统计照片的EXIF数据。该脚本用于统计指定文件夹下所有JPG图片的EXIF数据&#xff0c;包括快门速度、ISO、焦距、光圈和拍摄时间&#xff0c;…
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网络资源模板--Android Studio 仿WeChat聊天App

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目录 一、项目演示 二、项目测试环境 三、项目详情 四、完整的项目源码 一、项目演示 网络资源模板--仿微信聊天App 二、项目测试环境 三、项目详情 登陆注册 ### 登录功能&#xff08;LoginActivity&#xff09; 1. **界面初始化**&#xff1a;设置界面元素&#xff0c;包…
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二叉树---java---黑马

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二叉树 遍历 遍历分两种 广度优先遍历 尽可能先访问距离根节点最近的节点&#xff0c;也称之为层序遍历。 深度优先遍历 对于二叉树&#xff0c;进一步分为三种 pre-order前序遍历&#xff0c;对于每一颗子树&#xff0c;先访问该节点&#xff0c;然后是左子树&#xf…
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银河麒麟桌面操作系统如何添加WPS字体 1、使用场景2、操作方法步骤一&#xff1a;下载字体文件步骤二&#xff1a;打开终端步骤三&#xff1a;进入字体文件所在目录步骤四&#xff1a;拷贝字体文件到WPS字体目录步骤五&#xff1a;更新字体缓存步骤六&#xff1a;重启WPS Offic…
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