WebGL - Масштабирование: Пособие для начинающих

Здравствуйте, начинающие разработчики WebGL! Сегодня мы окунемся в fascинирующий мир масштабирования в WebGL. Не волнуйтесь, если вы новички в программировании – я проведу вас через каждый шаг с той же заботой и терпением, которые я использую в своих классах на протяжении многих лет. Давайте отправимся в это увлекательное путешествие вместе!

WebGL - Scaling

Что такое масштабирование в WebGL?

Прежде чем мы перейдем к коду, давайте поймем, что такое масштабирование в контексте компьютерной графики. Представьте, что у вас есть любимая玩具ная фигурка. Масштабирование похоже на магическую палочку, которая может сделать эту фигурку больше или меньше, сохраняя при этом ее форму. В WebGL мы можем творить эту магию с нашими 3D объектами!

Важность масштабирования

Масштабирование критически важно для создания реалистичных и динамичных 3D сцен. Оно позволяет нам:

Подгонять размеры объектов под нашу сцену
Создавать анимации, в которых объекты увеличиваются или уменьшаются
Поддерживать правильные пропорции в сложных моделях

Необходимые шаги для масштабирования в WebGL

Чтобы масштабировать объекты в WebGL, нам нужно следовать серии шагов. Давайте разберем их:

Шаг	Описание
1. Создать матрицу масштабирования	Мы начинаем с создания особой матрицы, которая tells WebGL, как масштабировать наш объект
2. Умножить на модельную матрицу	Мы combine нашу матрицу масштабирования с существующей модельной матрицей объекта
3. Передать в шейдер	Мы отправляем эту новую матрицу в наш шейдерный program
4. Применить в вершинах шейдера	Шейдер использует эту матрицу для корректировки положения каждого вершина

Не волнуйтесь, если эти шаги кажутся сложными – мы рассмотрим каждый из них в деталях с нашим примером!

Пример – Масштабировать треугольник

Давайте применяем наши знания, чтобы масштабировать простой треугольник. Мы начнем с базовой настройки WebGL и затем добавим функциональность масштабирования.

Шаг 1: Настройка контекста WebGL

Сначала нам нужно настроить наш контекст WebGL. Вот как мы это делаем:

const canvas = document.getElementById('webglCanvas');
const gl = canvas.getContext('webgl');

if (!gl) {
console.error('WebGL не поддерживается');
return;
}

Этот код находит наш элемент canvas и создает контекст WebGL. Это как подготовка нашего холста и кистей перед тем, как мы начнем наше искусство!

Шаг 2: Определить вершины шейдера

Теперь создадим наш вершины шейдер. Это место, где происходит магия масштабирования:

const vertexShaderSource = `
attribute vec2 a_position;
uniform mat3 u_matrix;

void main() {
vec3 position = u_matrix * vec3(a_position, 1);
gl_Position = vec4(position.xy, 0, 1);
}
`;

Этот шейдер принимает каждую позицию вершины и умножает ее на нашу матрицу (которая будет включать наше масштабирование). Это как давать указания каждому точке нашего треугольника, как двигаться.

Шаг 3: Определить фрагментный шейдер

Фрагментный шейдер определяет цвет нашего треугольника:

const fragmentShaderSource = `
precision mediump float;

void main() {
gl_FragColor = vec4(1, 0, 0, 1);  // Красный цвет
}
`;

Мы держим его просто – наш треугольник будет красным. Экспериментируйте с разными цветами!

Шаг 4: Создать и связать шейдерную программу

Теперь давайте скомпилируем и свяжем наши шейдеры:

function createShader(gl, type, source) {
const shader = gl.createShader(type);
gl.shaderSource(shader, source);
gl.compileShader(shader);
return shader;
}

const vertexShader = createShader(gl, gl.VERTEX_SHADER, vertexShaderSource);
const fragmentShader = createShader(gl, gl.FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderSource);

const program = gl.createProgram();
gl.attachShader(program, vertexShader);
gl.attachShader(program, fragmentShader);
gl.linkProgram(program);

Этот процесс похож на сборку машины – каждый шейдер является компонентом, и мы собираем их, чтобы создать нашу программу.

Шаг 5: Создать данные треугольника

Давайте определим наш треугольник:

const positions = new Float32Array([
0, 0.5,
-0.5, -0.5,
0.5, -0.5
]);

const positionBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, positions, gl.STATIC_DRAW);

Эти координаты определяют простой треугольник. Представьте это как нанесение точек на график для рисования нашей формы.

Шаг 6: Реализовать масштабирование

Теперь для волнующего момента – масштабирование нашего треугольника! Мы используем функцию для создания нашей матрицы масштабирования:

function createScaleMatrix(scaleX, scaleY) {
return new Float32Array([
scaleX, 0, 0,
0, scaleY, 0,
0, 0, 1
]);
}

// Пример: Масштабировать треугольник в два раза
const scaleMatrix = createScaleMatrix(2, 2);

Эта матрица как набор инструкций, говорящих WebGL, насколько растягивать или сжимать наш треугольник в каждом направлении.

Шаг 7: Отрендерить масштабированный треугольник

Наконец, давайте соберем все вместе и отрендерим наш масштабированный треугольник:

gl.useProgram(program);

const positionAttributeLocation = gl.getAttribLocation(program, 'a_position');
gl.enableVertexAttribArray(positionAttributeLocation);
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
gl.vertexAttribPointer(positionAttributeLocation, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);

const matrixUniformLocation = gl.getUniformLocation(program, 'u_matrix');
gl.uniformMatrix3fv(matrixUniformLocation, false, scaleMatrix);

gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);

Этот код применяет нашу матрицу масштабирования и отрисовывает треугольник. Это как finally揭示 наше искусство после всей подготовки!

Заключение

Поздравляю! Вы только что масштабировали свой первый треугольник в WebGL. Помните, что масштабирование – это только одна из многих трансформаций, которые вы можете применить в WebGL. По мере вашего движения вперед, вы узнаете, как combine масштабирование с вращением, смещением и многим другим, чтобы создавать сложные и динамичные 3D сцены.

Практика делает perfect, так что не бойтесь экспериментировать с различными значениями масштабирования и формами. Кто знает? Следующая большая видеоигра или веб-приложение 3D может начаться именно здесь, с вашего масштабированного треугольника!

Счастливого кодирования и пусть ваши объекты WebGL всегда масштабируются до новых высот!

Credits: Image by storyset