webgl 20.画一个正方体

cube.png coordiantes.png

要画这个正方体每个面可以分成 2 个三角形，这样每个面需要 6 个顶点，6个面总共需要 36 个顶点。如果用 gl.TRIANGLE_FAN 则每个面需要 4 个顶点，6 个面总共需要 24 个顶点。这样传的顶点太多了，webgl 用索引(index) 解决这个问题，我们只需要传 8 个顶点进去，然后引用顶点的索引值就可以了。

<script id="vertex-shader" type="glsl">
    attribute vec4 a_Position;
    attribute vec4 a_Color;
    uniform mat4 u_mvpMatrix;
    varying vec4 v_Color;

    void main() {
        gl_Position = u_mvpMatrix * a_Position;
        v_Color = a_Color;
    }
</script>

<script id="fragment-shader" type="glsl">
    precision mediump float;
    varying vec4 v_Color;
    void main() {
       gl_FragColor = v_Color;
    }
</script>

8个顶点及颜色

   //    v6----- v5
   //   /|      /|
   //  v1------v0|
   //  | |     | |
   //  | |v7---|-|v4
   //  |/      |/
   //  v2------v3
var vertices = new Float32Array([
   // Vertex coordinates and color
   1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0,  // v0 White
   -1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 0.0, 1.0,  // v1 Magenta
   -1.0, -1.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0,  // v2 Red
   1.0, -1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 0.0,  // v3 Yellow
   1.0, -1.0, -1.0, 0.0, 1.0, 0.0,  // v4 Green
   1.0, 1.0, -1.0, 0.0, 1.0, 1.0,  // v5 Cyan
   -1.0, 1.0, -1.0, 0.0, 0.0, 1.0,  // v6 Blue
   -1.0, -1.0, -1.0, 0.0, 0.0, 0.0   // v7 Black
]);

生成 index (索引)数组

var indices = new Uint8Array([
    0, 1, 2, 0, 2, 3,    // front
    0, 3, 4, 0, 4, 5,    // right
    0, 5, 6, 0, 6, 1,    // up
    1, 6, 7, 1, 7, 2,    // left
    7, 4, 3, 7, 3, 2,    // down
    4, 7, 6, 4, 6, 5     // back
]);

索引编号 0~7，每个面还是用 6 个顶点画 2 个三角形
索引的数据类型定义为了 Uint8，Uint8 取值范围是 0~255 最多只能表示 256 个数，如果索引的个数超过 256 就应该使用范围更大的数据类型。

创建 index buffer 并拷贝索引值到 GPU 中

var indexBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer);
gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indices, gl.STATIC_DRAW);

gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER 表示数据是索引

gl.drawElements(gl.TRIANGLES, n, gl.UNSIGNED_BYTE, 0);

gl.drawElements 表示使用索引值来画

第一个参数还是表示要画的图形
第二参数表示要画的索引的个数
第三个参数表示索引值的类型，我们用了 Uint8，所以类型是 gl.UNSIGNED_BYTE
最后一个参数是 offset 表示起始偏移

完整代码

<script id="vertex-shader" type="glsl">
    attribute vec4 a_Position;
    attribute vec4 a_Color;
    uniform mat4 u_mvpMatrix;
    varying vec4 v_Color;

    void main() {
        gl_Position = u_mvpMatrix * a_Position;
        v_Color = a_Color;
    }
</script>

<script id="fragment-shader" type="glsl">
    precision mediump float;
    varying vec4 v_Color;
    void main() {
       gl_FragColor = v_Color;
    }
</script>

<script src="lib/cuon-matrix.js"></script>
<script src="lib/myutils.js"></script>

<script>
    var VERTEX_SHADER_SOURCE = document.getElementById('vertex-shader').text;
    var FRAGMENT_SHADER_SOURCE = document.getElementById('fragment-shader').text;

    var canvas = document.getElementById("canvas");
    var gl = canvas.getContext('webgl');

    if (!initShaders(gl, VERTEX_SHADER_SOURCE, FRAGMENT_SHADER_SOURCE)) {
        alert('Failed to init shaders');
    }

    var n = initVertexBuffers(gl);

    var u_mvpMatrix = gl.getUniformLocation(gl.program, 'u_mvpMatrix');
    // <projection matrix> * <view matrix>
    var mvpMatrix = new Matrix4();
    mvpMatrix.setPerspective(30, 1, 1, 100);
    mvpMatrix.lookAt(3, 3, 7, 0, 0, 0, 0, 1, 0);

    gl.uniformMatrix4fv(u_mvpMatrix, false, mvpMatrix.elements);

    gl.enable(gl.DEPTH_TEST);
    gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
    gl.drawElements(gl.TRIANGLES, n, gl.UNSIGNED_BYTE, 0);

    function initVertexBuffers(gl) {
        // Create a cube
        //    v6----- v5
        //   /|      /|
        //  v1------v0|
        //  | |     | |
        //  | |v7---|-|v4
        //  |/      |/
        //  v2------v3

        var vertices = new Float32Array([
            // Vertex coordinates and color
            1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0,  // v0 White
            -1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 0.0, 1.0,  // v1 Magenta
            -1.0, -1.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0,  // v2 Red
            1.0, -1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 0.0,  // v3 Yellow
            1.0, -1.0, -1.0, 0.0, 1.0, 0.0,  // v4 Green
            1.0, 1.0, -1.0, 0.0, 1.0, 1.0,  // v5 Cyan
            -1.0, 1.0, -1.0, 0.0, 0.0, 1.0,  // v6 Blue
            -1.0, -1.0, -1.0, 0.0, 0.0, 0.0   // v7 Black
        ]);

        // index
        var indices = new Uint8Array([
            0, 1, 2, 0, 2, 3,    // front
            0, 3, 4, 0, 4, 5,    // right
            0, 5, 6, 0, 6, 1,    // up
            1, 6, 7, 1, 7, 2,    // left
            7, 4, 3, 7, 3, 2,    // down
            4, 7, 6, 4, 6, 5     // back
        ]);

        var vertexBuffer = gl.createBuffer();
        if (!vertexBuffer) {
            console.log('Failed to create buffer object');
            return -1;
        }
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
        gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW);

        var FSIZE = vertices.BYTES_PER_ELEMENT;

        var a_Position = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Position');
        gl.vertexAttribPointer(a_Position, 3, gl.FLOAT, false, 6 * FSIZE, 0);
        gl.enableVertexAttribArray(a_Position);

        var a_Color = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Color');
        gl.vertexAttribPointer(a_Color, 3, gl.FLOAT, false, 6 * FSIZE, 3 * FSIZE);
        gl.enableVertexAttribArray(a_Color);

        var indexBuffer = gl.createBuffer();
        if (!indexBuffer) {
            console.log('Failed to create index buffer');
            return -1;
        }
        gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer);
        gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indices, gl.STATIC_DRAW);

        return indices.length;
    }
</script>

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