Введение в WebGL
Здравствуйте, будущие маги WebGL! Добро пожаловать в наше увлекательное путешествие в мир 3D-графики в Интернете. Я рад быть вашим проводником, когда мы исследуем fascinирующую сферу WebGL. Как someone, кто преподавал компьютерную графику более десяти лет, я могу заверить вас, что хотя путь вперед может показаться устрашающим, он также невероятно полезен. Так что пристегните ремни и погружайтесь с нами!
Что такое OpenGL?
Прежде чем мы перейдем к WebGL, давайте сделаем быстрое отступление, чтобы понять его предшественника, OpenGL. Представьте, что вы художник, пытающийся написать шедевр. OpenGL - это как ваше魔法льное набросок красок и кистей, которые позволяют вам создавать потрясающе красивые визуальные искусства на вашем компьютерном экране.
OpenGL, что означает Open Graphics Library, - это�� платформенный API (Application Programming Interface) для отрисовки 2D и 3D векторной графики. Он существует с 1992 года и является основой для бесчисленных игр, симуляций и визуальных приложений.
Вот простая аналогия: если ваш компьютерный экран - это холст, то OpenGL - это набор инструментов, который помогает программистам рисовать на этом холсте с невероятной детализацией и скоростью.
Что такое WebGL?
Теперь shifted是我们的关注点到了我们节目的明星: WebGL. Если OpenGL - это кисть для настольных приложений, то WebGL - это кисть для Интернета. Это JavaScript API, который позволяет вам создавать потрясающе красивую 3D-графику прямо в вашем веб-браузере, не требуя никаких плагинов.
WebGL переносит мощь OpenGL ES 2.0 (версия OpenGL для嵌入式 систем) в Интернет, позволяя разработчикам напрямую использовать GPU (Graphics Processing Unit) через JavaScript.
Вот простой пример "Hello, World!" в WebGL:
<canvas id="glCanvas" width="640" height="480"></canvas>
<script>
function main() {
const canvas = document.getElementById("glCanvas");
const gl = canvas.getContext("webgl");
if (gl === null) {
alert("Unable to initialize WebGL. Your browser or machine may not support it.");
return;
}
gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
}
window.onload = main;
</script>Этот код создает черный холст на вашей веб-странице. Может быть, это не выглядит так много, но это ваш первый шаг в мир WebGL!
Кто разработал WebGL
WebGL был разработан Khronos Group, теми же людьми, что и за OpenGL. Он был впервые представлен в 2011 году и с тех пор изменил наше представление о graphice в Интернете.
Интересный факт: Разработка WebGL была вдохновлена экспериментами Владимира Вукичева в Mozilla. Он создал элемент canvas, который expose OpenGL ES к JavaScript, что положило основу для того, что стало WebGL.
Рендеринг
Рендеринг - это процесс генерации изображения из 2D или 3D модели. В WebGL это происходит в реальном времени, что означает, что изображения создаются на лету по мере вашего взаимодействия с ними.
Вот простой пример, который рендерит красный треугольник:
// Vertex shader program
const vsSource = `
attribute vec4 aVertexPosition;
void main() {
gl_Position = aVertexPosition;
}
`;
// Fragment shader program
const fsSource = `
void main() {
gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}
`;
// ... (initialization code)
// Draw the scene
function drawScene(gl, programInfo, buffers) {
gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); // Clear to black, fully opaque
gl.clearDepth(1.0); // Clear everything
gl.enable(gl.DEPTH_TEST); // Enable depth testing
gl.depthFunc(gl.LEQUAL); // Near things obscure far things
// Clear the canvas before we start drawing on it.
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
// ... (set up the scene)
{
const numComponents = 2; // pull out 2 values per iteration
const type = gl.FLOAT; // the data in the buffer is 32bit floats
const normalize = false; // don't normalize
const stride = 0; // how many bytes to get from one set of values to the next
const offset = 0; // how many bytes inside the buffer to start from
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, buffers.position);
gl.vertexAttribPointer(
programInfo.attribLocations.vertexPosition,
numComponents,
type,
normalize,
stride,
offset);
gl.enableVertexAttribArray(
programInfo.attribLocations.vertexPosition);
}
// Tell WebGL to use our program when drawing
gl.useProgram(programInfo.program);
{
const offset = 0;
const vertexCount = 3;
gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, offset, vertexCount);
}
}Этот код настраивает необходимые шейдеры и буферы для рендеринга простого красного треугольника на экране.
GPU
GPU означает Graphics Processing Unit. Это специализированный процессор, предназначенный для обработки сложных вычислений, связанных с рендерингом графики. В то время как ЦПУ excel в общих вычислениях, GPU specialize в выполнении множества простых вычислений параллельно, что идеально подходит для работы с графикой.
Представьте это так: если рендеринг сложной 3D сцены - это painting massive mural, ЦПУ - это один极其 talent artist, а GPU - это тысячи decent artists, работающие вместе.
Ускорение вычислений с использованием GPU
Ускорение вычислений с использованием GPU означает использование GPU и ЦПУ для ускорения научных, аналитических, инженерных, потребительских и корпоративных приложений. В контексте WebGL это означает, что ваши вычисления графики передаются на GPU, что позволяет ЦПУ выполнять другие задачи и приводит к более плавной и быстрой графике.
Поддерживаемые браузеры
Преимущество WebGL заключается в его широкой поддержке среди современных браузеров. На начало 2023 года WebGL поддерживается:
| Браузер | Версия |
|---|---|
| Chrome | 9+ |
| Firefox | 4+ |
| Safari | 5.1+ |
| Opera | 12+ |
| Internet Explorer | 11+ |
| Microsoft Edge | 12+ |
Преимущества WebGL
WebGL предлагает множество преимуществ:
- Cross-platform compatibility: Write once, run anywhere (as long as there's a browser).
- No plugins required: It's built into the browser.
- Hardware acceleration: Utilizes the GPU for better performance.
- Integration with web technologies: Can be combined with other web APIs for rich, interactive experiences.
- Open standard: Anyone can contribute to its development.
Настройка окружения
Настройка вашего окружения WebGL удивительно проста. Все, что вам нужно:
- Современный веб-браузер
- Текстовый редактор (я recommend Visual Studio Code)
- Локальный веб-сервер (вы можете использовать встроенный сервер Python или http-server на Node.js)
Вот простой процесс настройки:
- Создайте новую директорию для вашего проекта
- Создайте HTML-файл (например,
index.html) и JavaScript-файл (например,script.js) - В вашем HTML-файле включите ваш JavaScript-файл и настройте canvas:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>My First WebGL Project</title>
</head>
<body>
<canvas id="glCanvas" width="640" height="480"></canvas>
<script src="script.js"></script>
</body>
</html>- В вашем JavaScript-файле инициируйте WebGL:
function main() {
const canvas = document.getElementById("glCanvas");
const gl = canvas.getContext("webgl");
if (gl === null) {
alert("Unable to initialize WebGL. Your browser or machine may not support it.");
return;
}
// WebGL code goes here
}
window.onload = main;И вот и все! Вы теперь готовы начать ваше путешествие в мир WebGL. Помните, что обучение WebGL - это как обучение езде на велосипеде - сначала это может показаться неуверенным, но с практикой вы быстро научитесь zoom around. Happy coding!
Credits: Image by storyset