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WebGL高級(jí)變換之Matrix4使用介紹

 更新時(shí)間:2023年04月19日 14:28:59   作者:H_World  
這篇文章主要為大家介紹了WebGL高級(jí)變換之Matrix4使用介紹,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪

引言

上一篇結(jié)尾的說(shuō)到了按列矩陣,但是如果是按照最原始的方式變換的話,開(kāi)發(fā)的成本其實(shí)是很高的,所以,只需要了解原理即可,在實(shí)際開(kāi)發(fā)中,我們會(huì)用到封裝后的庫(kù)gl-matrix。

gl-matrix簡(jiǎn)介

gl-matrix是一個(gè)JavaScript庫(kù),用于處理線性代數(shù)中的向量和矩陣計(jì)算。它提供了許多常用的矩陣和向量計(jì)算函數(shù),如矩陣相乘、矩陣求逆、矩陣轉(zhuǎn)置、矩陣變換、向量點(diǎn)乘、向量叉乘、向量長(zhǎng)度等等。

示例--旋轉(zhuǎn)矩陣變換

步驟:創(chuàng)建變換矩陣,并將變換矩陣傳給頂點(diǎn)著色器

WebGL按列矩陣

const VSHADER_SOURCE = `
  attribute vec4 a_position;
  uniform mat4 u_xformMatrix;
  void main(void){
    gl_Position=u_xformMatrix *  a_position;
  }
`

頂點(diǎn)著色器中定義了一個(gè)mat4類型的變量u_xformMatrix,然后新的頂點(diǎn)坐標(biāo)是矩陣和變換前坐標(biāo)的乘積

mat4vec4類型的區(qū)別?

  • mat4是一個(gè)4x4的矩陣,用于進(jìn)行3D變換的計(jì)算,例如旋轉(zhuǎn)、縮放和平移.
  • vec4是一個(gè)4維向量,用于表示空間中的點(diǎn)或方向
let angle = 60
const radian = Math.PI * angle / 180
const cosB = Math.cos(radian)
const sinB = Math.sin(radian)
const xformMatrix = new Float32Array([
  cosB, sinB, 0.0, 0.0,
  -sinB, cosB, 0.0, 0.0,
  0.0, 0.0, 1.0, 0.0,
  0.0, 0.0, 0.0, 1.0,
])
const u_xformMatrix = webgl.getUniformLocation(webgl.program, 'u_xformMatrix')
webgl.uniformMatrix4fv(u_xformMatrix, false, xformMatrix)

由于按列矩陣的特性,可以把xformMatrix當(dāng)作成4*4的矩陣,然后通過(guò)方法uniformMatrix4fv進(jìn)行數(shù)據(jù)的地址賦值即可變換。

gl-matrix 旋轉(zhuǎn)矩陣

const render = () => {
  const matrixUniformLocation = webgl.getUniformLocation(webgl.program, "matrix")
  // 計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣
  const angle = performance.now() / 2000 * Math.PI
  const rotationMatrix = mat3.fromRotation(mat3.create(), angle)
  // 將矩陣傳遞給著色器程序
  webgl.useProgram(webgl.program)
  webgl.uniformMatrix3fv(matrixUniformLocation, false, rotationMatrix)
  // 繪制三角形
  webgl.clear(webgl.COLOR_BUFFER_BIT)
  webgl.drawArrays(webgl.TRIANGLES, 0, 3)
  // 循環(huán)調(diào)用渲染函數(shù)以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)
  requestAnimationFrame(render)
}

mat3.create()創(chuàng)建了一個(gè)3*3的矩陣,mat3.fromRotation方法來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣。該方法接受一個(gè)3x3的矩陣作為第一個(gè)參數(shù),以及一個(gè)角度作為第二個(gè)參數(shù),返回一個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣。

復(fù)合變換

這兒的復(fù)合變換直接上gl-matrix庫(kù)下處理矩陣的代碼

效果

const vertexShaderSource = `
  attribute vec3 aPosition;
  attribute vec3 aColor;
  varying vec3 vColor;
  uniform mat4 uModelMatrix;
  void main() {
    gl_Position = uModelMatrix * vec4(aPosition, 1.0);
    vColor = aColor;
  }
`

頂點(diǎn)著色器中設(shè)置頂點(diǎn)gl_Position,變換矩陣和原來(lái)頂點(diǎn)坐標(biāo)的乘積

const render = () => {
  webgl.clear(webgl.COLOR_BUFFER_BIT)
  const rotation = Date.now() * rotationSpeed / 10
  // 設(shè)置放縮變換矩陣
  let scaleMatrix = mat4.create()
  mat4.scale(scaleMatrix, scaleMatrix, [scale, scale, scale])
  // 設(shè)置旋轉(zhuǎn)變換矩陣
  let rotationMatrix = mat4.create()
  mat4.rotateZ(rotationMatrix, rotationMatrix, rotation)
  // 將旋轉(zhuǎn)和放縮變換矩陣相乘
  let transformMatrix = mat4.create()
  mat4.multiply(transformMatrix, rotationMatrix, scaleMatrix)
  // 將變換矩陣傳遞給uniform變量
  webgl.uniformMatrix4fv(matrixUniformLocation, false, transformMatrix)
  // 繪制正方形
  webgl.clearColor(0.0, 1.0, 1.0, 1.0)
  webgl.drawArrays(webgl.TRIANGLE_STRIP, 0, 4)
  // 更新放縮因子
  updateScale()
  // 循環(huán)調(diào)用渲染函數(shù)以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)
  requestAnimationFrame(render)
}
  • 先用mat4.create()創(chuàng)建矩陣,然后設(shè)置矩陣數(shù)據(jù);
  • scale設(shè)置縮放數(shù)據(jù),rotateZ設(shè)置物體繞z軸旋轉(zhuǎn)
  • mat4.multiply()將旋轉(zhuǎn)和放縮變換矩陣相乘
  • uniformMatrix4fv將變換矩陣傳遞給uniform變量
  • 繪制圖形

放縮因子

const matrixUniformLocation = webgl.getUniformLocation(webgl.program, "uModelMatrix")
const rotationSpeed = 0.005
let scale = 1.0
let delta = 0.005
let direction = 1
const updateScale = () => {
  scale += delta * direction;
  if (scale >= 1.2 || scale <= 0.5) {
    direction = -direction;
  }
}

對(duì)于這些基礎(chǔ)矩陣到復(fù)雜變換再到復(fù)合變換,那么我們可以熟悉的做到圖形的變換了,并且用動(dòng)畫的方式展示出來(lái),之后進(jìn)入圖形的表面了,就是顏色和紋理了

以上就是WebGL高級(jí)變換之Matrix4使用介紹的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于WebGL高級(jí)變換Matrix4的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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