Why WebGL / Why GPU?
现代的图像系统
光栅(Raster)：几乎所有的现代图形系统都是基于光栅来绘制图形的，光栅就是指构成图像的像素阵列。
像素(Pixel)：一个像素对应图像上的一个点，它通常保存图像上的某个具体位置的颜色等信息。
帧缓存(Frame Buffer)：在绘图过程中，像素信息被存放于帧缓存中，帧缓存是一块内存地址。
CPU (Central Processing Unit)：中央处理单元，负责逻辑计算。
GPU (Graphics Processing Unit)：图形处理单元，负责图形计算。
The Pipeline
GPU
WebGL & OpenGL关系
WebGL绘图步骤
步骤
如图，针对几个单词进行解释：
Raw Vertices & Primitives 原始顶点&原语
运算后送到 片元着色器 进行处理：Fragment Processor
创建WebGL上下文
const canvas = document.querySelector('canvas');
const gl = canvas.getContext('webgl');
// 创建上下文， 注意兼容
function create3DContext(canvas, options) {
const names = ['webgl', 'experimental-webgL','webkit-3d','moz-webgl']; // 特性判断
if(options.webgl2) names.unshift(webgl2);
let context = null;
for(let ii = 0; ii < names.length; ++ii) {
try {
context = canvas.getContext(names[ii], options);
} catch(e) {
// no-empty
}
if(context) {
break;
}
}
return context;
}
创建WebGL Program（The Shaders）
Vertex Shader（顶点着色器）
通过类型数组position，并行处理每个顶点的位置
attribute vec2 position;// vec2 二维向量
void main() {
gl_PointSize = 1.0;
gl_Position = vec4(position, 1.0, 1.0);
}
Fragment Shader（片元着色器）
为顶点轮廓包围的区域内所有像素进行着色
precision mediump float;
void main() {
gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);//对应rgba（255，0，0，1.0），红色
}
其具体步骤如下：
创建顶点着色器和片元着色器代码：
// 顶点着色器程序代码
const vertexShaderCode = `
attribute vec2 position;
void main() {
gl_PointSize = 1.0;
gl_Position = vec4(position, 1.0, 1.0);
}
`;
// 片元着色器程序代码
const fragmentShaderCode = `
precision mediump float;
void main() {
gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}
`;
// 顶点着色器
const vertexShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
gl.shaderSource(vertexShader, vertex);
gl.compileShader(vertexShader);
// 片元着色器
const fragmentShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
gl.shaderSource(fragmentShader, fragment);
gl.compileShader(fragmentShader);
// 创建着色器程序并链接
const program = gl.createProgram();
gl.attachShader(program, vertexShader);
gl.attachShader(program, fragmentShader);
gl.linkProgram(program);
gl.useProgram(program);
将数据存到缓冲区中（Data to Frame Buffer）
坐标轴：webGL的坐标系统是归一化的，浏览器和canvas2D的坐标系统是以左上角为坐标原点，y轴向下，x轴向右，坐标值相对于原点。而webGL的坐标系是以绘制画布的中心点为原点，正常的笛卡尔坐标系。
// 顶点数据
const points = new Float32Array([
-1, -1,
0, 1,
1, -1,
]);
// 创建缓冲区
const bufferId = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, bufferId);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, points, gl.STATIC_DRAW);
读取缓冲区数据到GPU（Frame Buffer to GPU）
const vPosition = gl.getAttribLocation(program, 'position'); // 获取顶点着色器中的position变量的地址
gl.vertexAttribPointer(vPosition, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0); // 给变量设置长度和类型
gl.enableVertexAttribArray(vPosition); // 激活这个变量
输出结果（Output）
// output
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT); //清除缓冲的数据
gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, points.length / 2);
WebGL太复杂？其他方式
canvas 2D
看看人家canvas2D，绘制同样的三角形：
// canvas 简单粗暴，都封装好了
const canvas = document.querySelector('canvas');
const ctx = canvas.getContext('2d');
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(250, 0);
ctx.lineTo(500, 500);
ctx.lineTo(0, 500);
ctx.fillStyle = 'red';
ctx.fill();
Mesh.js
const {Renderer, Figure2D, Mesh2D} = meshjs;
const canvas = document.querySelector ('canvas');
const renderer = new Renderer(canvas);
const figure = new Figure2D();
figurie.beginPath();
figure.moveTo(250, 0);
figure.lineTo(500，500);
figure.lineTo(0, 500);
const mesh = new Mesh2D(figure, canvas);
mesh.setFill({
color: [1, 0, 0, 1],
});
renderer.drawMeshes([mesh]);
Earcut
const vertices = [
[-0.7, 0.5],
[-0.4, 0.3],
[-0.25, 0.71],
[-0.1, 0.56],
[-0.1, 0.13],
[0.4, 0.21],
[0, -0.6],
[-0.3, -0.3],
[-0.6, -0.3],
[-0.45, 0.0],
];
const points = vertices.flat();
const triangles = earcut(points)
3D Meshing
由设计师导出给我们，再提取
这就是数字图像处理相关的知识了（学过的都还回来了.jpg）
平移
旋转
缩放
线性变换（旋转+缩放）
从线性变换到齐次矩阵
3D Matrix
3D标准模型的四个齐次矩阵(mat4)
投影矩阵Projection Matrix（正交投影和透视投影）
模型矩阵Model Matrix （对顶点进行变换Transform）
视图矩阵View Matrix（3D的视角，想象成一个相机，在相机的视口下）
法向量矩阵Normal Matrix（垂直于物体表面的法向量，通常用于计算物体光照）
Read more
总结感想
这节课老师非常详尽的讲解了WebGL的绘图及其相关库，展示了很多有意思的WebGL小项目~
本文引用的大部分内容来自月影老师的课和MDN！月影老师，tql!
