虛擬展廳技術(shù)：WebGL完整工作流程以及 Three.js 原理

Jyadmin — Fri, 19 Feb 2021 08:42:37 +0000

虛擬展廳技術(shù)：WebGL完整工作流程以及 Three.js 原理 Jyadmin 周五, 02/19/2021 - 16:42

虛擬展廳技術(shù)：WebGL的完整工作流程

1、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)階段

在這個(gè)階段，我們需要提供頂點(diǎn)坐標(biāo)、索引（三角形繪制順序）、uv（決定貼圖坐標(biāo)）、法線（決定光照效果），以及各種矩陣（比如投影矩陣）。

其中頂點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩存區(qū)（因?yàn)閿?shù)量巨大），以修飾符attribute傳遞給頂點(diǎn)著色器；

矩陣則以修飾符uniform傳遞給頂點(diǎn)著色器。

2、生成頂點(diǎn)著色器

根據(jù)我們需要，由Javascript定義一段頂點(diǎn)著色器（opengl es）程序的字符串，生成并且編譯成一段著色器程序傳遞給GPU。

3、圖元裝配

GPU根據(jù)頂點(diǎn)數(shù)量，挨個(gè)執(zhí)行頂點(diǎn)著色器程序，生成頂點(diǎn)最終的坐標(biāo)，完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

4、生成片元著色器

模型是什么顏色，看起來是什么質(zhì)地，光照效果，陰影（流程較復(fù)雜，需要先渲染到紋理，可以先不關(guān)注），都在這個(gè)階段處理。

5、光柵化

能過片元著色器，我們確定好了每個(gè)片元的顏色，以及根據(jù)深度緩存區(qū)判斷哪些片元被擋住了，不需要渲染，最終將片元信息存儲(chǔ)到顏色緩存區(qū)，最終完成整個(gè)渲染。

虛擬展廳技術(shù)：Three.js 原理

three.js參與的流程：

黃色和綠色部分，都是three.js參與的部分，其中黃色是javascript部分，綠色是opengl es部分。

three.js可以實(shí)現(xiàn)：

輔助我們導(dǎo)出了模型數(shù)據(jù)；
自動(dòng)生成了各種矩陣；
生成了頂點(diǎn)著色器；
輔助我們生成材質(zhì)，配置燈光；
根據(jù)我們?cè)O(shè)置的材質(zhì)生成了片元著色器。
而且將webGL基于光柵化的2D API，封裝成了我們?nèi)祟惸芸炊?3D API。

?Three.js頂點(diǎn)處理流程

從WebGL工作原理的章節(jié)中，我們已經(jīng)知道了頂點(diǎn)著色器會(huì)將三維世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成屏幕坐標(biāo)，但實(shí)際上，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換不限于投影矩陣。

如下圖：

之前WebGL在圖元裝配之后的結(jié)果，由于我們認(rèn)為模型是固定在坐標(biāo)原點(diǎn)，并且相機(jī)在x軸和y軸坐標(biāo)都是0，其實(shí)正常的結(jié)果是這樣的：

模型矩陣

現(xiàn)在，將模型順時(shí)針旋轉(zhuǎn)Math.PI/6，所有頂點(diǎn)位置肯定都變化了。

box.rotation.y = Math.PI/6;

?但是，如果我們直接將頂點(diǎn)位置用javascript計(jì)算出來，那性能會(huì)很低（頂點(diǎn)通常成千上萬），而且，這些數(shù)據(jù)也非常不利于維護(hù)。

視圖矩陣

將相機(jī)往上偏移30。

camera.position.y = 30;

?同理，我們用矩陣viewMatrix將移動(dòng)信息記錄下來。

投影矩陣

用projectMatrix記錄。

應(yīng)用矩陣

編寫頂點(diǎn)著色器：

gl_Position = position * modelMatrix * viewMatrix * projectionMatrix;

這樣，我們就在GPU中，將最終頂點(diǎn)位置計(jì)算出來了。

實(shí)際上，上面所有步驟，three.js都幫我們完成了。

片元著色器處理流程

片元著色器負(fù)責(zé)處理材質(zhì)、燈光等信息，但具體是怎么處理呢？

如下圖：

three.js完整運(yùn)行流程

當(dāng)選擇材質(zhì)后，three.js會(huì)根據(jù)所選的材質(zhì)，選擇對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)著色器和片元著色器。

three.js中已經(jīng)內(nèi)置了我們常用著色器。

標(biāo)簽

虛擬展廳,WebGL,Three.js

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