JavaScript und WebGL
Dieser Artikel erklärt JavaScript und WebGL.
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javascript-web-gl-texture.js
1// Get WebGL context
2const canvas = document.getElementById("glCanvas");
3const gl = canvas.getContext("webgl");
4if (!gl) {
5 alert("WebGL is not supported by your browser.");
6}
7
8// Vertex shader program
9const vsSource = `
10 attribute vec4 aVertexPosition;
11 attribute vec2 aTextureCoord;
12 varying highp vec2 vTextureCoord;
13 void main(void) {
14 gl_Position = aVertexPosition;
15 vTextureCoord = aTextureCoord;
16 }
17`;
18
19// Fragment shader program
20const fsSource = `
21 varying highp vec2 vTextureCoord;
22 uniform sampler2D uSampler;
23 void main(void) {
24 gl_FragColor = texture2D(uSampler, vTextureCoord);
25 }
26`;
27
28// Compile shader
29function loadShader(type, source) {
30 const shader = gl.createShader(type);
31 gl.shaderSource(shader, source);
32 gl.compileShader(shader);
33 if (!gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)) {
34 console.error("Shader compile failed: ", gl.getShaderInfoLog(shader));
35 gl.deleteShader(shader);
36 return null;
37 }
38 return shader;
39}
40
41// Initialize shader program
42function initShaderProgram(vsSource, fsSource) {
43 const vertexShader = loadShader(gl.VERTEX_SHADER, vsSource);
44 const fragmentShader = loadShader(gl.FRAGMENT_SHADER, fsSource);
45 const shaderProgram = gl.createProgram();
46 gl.attachShader(shaderProgram, vertexShader);
47 gl.attachShader(shaderProgram, fragmentShader);
48 gl.linkProgram(shaderProgram);
49 if (!gl.getProgramParameter(shaderProgram, gl.LINK_STATUS)) {
50 console.error("Unable to initialize the shader program: " + gl.getProgramInfoLog(shaderProgram));
51 return null;
52 }
53 return shaderProgram;
54}
55
56const shaderProgram = initShaderProgram(vsSource, fsSource);
57const programInfo = {
58 program: shaderProgram,
59 attribLocations: {
60 vertexPosition: gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aVertexPosition"),
61 textureCoord: gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aTextureCoord"),
62 },
63 uniformLocations: {
64 uSampler: gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uSampler"),
65 },
66};
67
68// Define positions and texture coordinates
69const positions = new Float32Array([
70 -1.0, 1.0,
71 1.0, 1.0,
72 -1.0, -1.0,
73 1.0, -1.0,
74]);
75
76const textureCoordinates = new Float32Array([
77 0.0, 0.0,
78 1.0, 0.0,
79 0.0, 1.0,
80 1.0, 1.0,
81]);
82
83// Create position buffer
84const positionBuffer = gl.createBuffer();
85gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
86gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, positions, gl.STATIC_DRAW);
87
88// Create texture coordinate buffer
89const texCoordBuffer = gl.createBuffer();
90gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, texCoordBuffer);
91gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, textureCoordinates, gl.STATIC_DRAW);
92
93// Create and load texture
94const texture = gl.createTexture();
95gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
96
97const image = new Image();
98image.src = "texture.png";
99image.onload = () => {
100 gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
101 gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, image);
102 gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_S, gl.CLAMP_TO_EDGE);
103 gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_T, gl.CLAMP_TO_EDGE);
104 gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR);
105 drawScene();
106};
107
108// Draw function
109function drawScene() {
110 gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); // Clear to black
111 gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
112
113 gl.useProgram(programInfo.program);
114
115 // Bind vertex position buffer
116 gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
117 gl.vertexAttribPointer(programInfo.attribLocations.vertexPosition, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);
118 gl.enableVertexAttribArray(programInfo.attribLocations.vertexPosition);
119
120 // Bind texture coordinate buffer
121 gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, texCoordBuffer);
122 gl.vertexAttribPointer(programInfo.attribLocations.textureCoord, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);
123 gl.enableVertexAttribArray(programInfo.attribLocations.textureCoord);
124
125 // Bind texture
126 gl.activeTexture(gl.TEXTURE0);
127 gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
128 gl.uniform1i(programInfo.uniformLocations.uSampler, 0);
129
130 // Draw rectangle
131 gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, 0, 4);
132}javascript-web-gl-lighting.js
1// Get the WebGL context
2const canvas = document.getElementById("glCanvas");
3const gl = canvas.getContext("webgl");
4if (!gl) {
5 alert("WebGL not supported");
6 throw new Error("WebGL not supported");
7}
8
9// Vertex shader
10const vertexShaderSource = `
11attribute vec3 aPosition;
12attribute vec3 aNormal;
13uniform mat4 uModelViewMatrix;
14uniform mat4 uProjectionMatrix;
15varying vec3 vNormal;
16
17void main(void) {
18 gl_Position = uProjectionMatrix * uModelViewMatrix * vec4(aPosition, 1.0);
19 vNormal = aNormal;
20}
21`;
22
23// Fragment shader (with lighting)
24const fragmentShaderSourceWithLighting = `
25precision mediump float;
26uniform vec3 uLightingDirection;
27uniform vec4 uLightColor;
28varying vec3 vNormal;
29
30void main(void) {
31 vec3 lightDirection = normalize(uLightingDirection);
32 float directionalLightWeighting = max(dot(normalize(vNormal), lightDirection), 0.0);
33 gl_FragColor = uLightColor * directionalLightWeighting;
34}
35`;
36
37// Shader creation helper
38function createShader(gl, type, source) {
39 const shader = gl.createShader(type);
40 gl.shaderSource(shader, source);
41 gl.compileShader(shader);
42 if (!gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)) {
43 console.error("Shader compile error:", gl.getShaderInfoLog(shader));
44 gl.deleteShader(shader);
45 return null;
46 }
47 return shader;
48}
49
50// Create program
51function createProgram(gl, vs, fs) {
52 const program = gl.createProgram();
53 gl.attachShader(program, vs);
54 gl.attachShader(program, fs);
55 gl.linkProgram(program);
56 if (!gl.getProgramParameter(program, gl.LINK_STATUS)) {
57 console.error("Program link error:", gl.getProgramInfoLog(program));
58 return null;
59 }
60 return program;
61}
62
63const vs = createShader(gl, gl.VERTEX_SHADER, vertexShaderSource);
64const fs = createShader(gl, gl.FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderSourceWithLighting);
65const program = createProgram(gl, vs, fs);
66gl.useProgram(program);
67
68// Cube data
69const vertices = new Float32Array([
70 -1,-1,1, 1,-1,1, 1,1,1, -1,1,1, // Front
71 -1,-1,-1, -1,1,-1, 1,1,-1, 1,-1,-1, // Back
72 -1,1,-1, -1,1,1, 1,1,1, 1,1,-1, // Top
73 -1,-1,-1, 1,-1,-1, 1,-1,1, -1,-1,1, // Bottom
74 1,-1,-1, 1,1,-1, 1,1,1, 1,-1,1, // Right
75 -1,-1,-1, -1,-1,1, -1,1,1, -1,1,-1 // Left
76]);
77
78const normals = new Float32Array([
79 0,0,1, 0,0,1, 0,0,1, 0,0,1,
80 0,0,-1, 0,0,-1, 0,0,-1, 0,0,-1,
81 0,1,0, 0,1,0, 0,1,0, 0,1,0,
82 0,-1,0, 0,-1,0, 0,-1,0, 0,-1,0,
83 1,0,0, 1,0,0, 1,0,0, 1,0,0,
84 -1,0,0, -1,0,0, -1,0,0, -1,0,0
85]);
86
87const indices = new Uint16Array([
88 0,1,2, 0,2,3,
89 4,5,6, 4,6,7,
90 8,9,10, 8,10,11,
91 12,13,14, 12,14,15,
92 16,17,18, 16,18,19,
93 20,21,22, 20,22,23
94]);
95
96// Buffers
97const vertexBuffer = gl.createBuffer();
98gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
99gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW);
100
101const normalBuffer = gl.createBuffer();
102gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, normalBuffer);
103gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, normals, gl.STATIC_DRAW);
104
105const indexBuffer = gl.createBuffer();
106gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer);
107gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indices, gl.STATIC_DRAW);
108
109// Attribute locations
110const aPosition = gl.getAttribLocation(program, "aPosition");
111const aNormal = gl.getAttribLocation(program, "aNormal");
112
113// Uniforms
114const uProjectionMatrix = gl.getUniformLocation(program, "uProjectionMatrix");
115const uModelViewMatrix = gl.getUniformLocation(program, "uModelViewMatrix");
116const uLightingDirection = gl.getUniformLocation(program, "uLightingDirection");
117const uLightColor = gl.getUniformLocation(program, "uLightColor");
118
119// Projection
120function perspectiveMatrix(fov, aspect, near, far) {
121 const f = 1.0 / Math.tan((fov / 2) * Math.PI / 180);
122 return new Float32Array([
123 f/aspect,0,0,0,
124 0,f,0,0,
125 0,0,(far+near)/(near-far),-1,
126 0,0,(2*far*near)/(near-far),0
127 ]);
128}
129
130function identityMatrix() {
131 return new Float32Array([1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1]);
132}
133
134gl.uniformMatrix4fv(uProjectionMatrix, false, perspectiveMatrix(45, canvas.width / canvas.height, 0.1, 100.0));
135gl.uniform3fv(uLightingDirection, [0.5, 0.7, 1.0]);
136gl.uniform4fv(uLightColor, [1.0, 1.0, 1.0, 1.0]);
137
138// Clear settings
139gl.clearColor(0.1, 0.1, 0.1, 1.0);
140gl.enable(gl.DEPTH_TEST);
141
142// Draw loop
143let angle = 0;
144function draw() {
145 gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
146
147 // Bind position buffer
148 gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
149 gl.vertexAttribPointer(aPosition, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
150 gl.enableVertexAttribArray(aPosition);
151
152 // Bind normal buffer
153 gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, normalBuffer);
154 gl.vertexAttribPointer(aNormal, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
155 gl.enableVertexAttribArray(aNormal);
156
157 // Compute rotation
158 const mv = identityMatrix();
159 mv[0] = Math.cos(angle);
160 mv[2] = Math.sin(angle);
161 mv[8] = -Math.sin(angle);
162 mv[10] = Math.cos(angle);
163 mv[14] = -6.0;
164 gl.uniformMatrix4fv(uModelViewMatrix, false, mv);
165
166 // Draw
167 gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer);
168 gl.drawElements(gl.TRIANGLES, indices.length, gl.UNSIGNED_SHORT, 0);
169
170 angle += 0.01;
171 requestAnimationFrame(draw);
172}
173
174draw();javascript-web-gl.html
1<!DOCTYPE html>
2<html lang="en">
3<head>
4 <meta charset="UTF-8">
5 <title>JavaScript & HTML</title>
6 <style>
7 * {
8 box-sizing: border-box;
9 }
10
11 body {
12 margin: 0;
13 padding: 1em;
14 padding-bottom: 10em;
15 font-family: 'Segoe UI', Tahoma, Geneva, Verdana, sans-serif;
16 background-color: #f7f9fc;
17 color: #333;
18 line-height: 1.6;
19 }
20
21 .container {
22 max-width: 800px;
23 margin: 0 auto;
24 padding: 1em;
25 background-color: #ffffff;
26 border: 1px solid #ccc;
27 border-radius: 10px;
28 box-shadow: 0 4px 12px rgba(0, 0, 0, 0.05);
29 }
30
31 .container-flex {
32 display: flex;
33 flex-wrap: wrap;
34 gap: 2em;
35 max-width: 1000px;
36 margin: 0 auto;
37 padding: 1em;
38 background-color: #ffffff;
39 border: 1px solid #ccc;
40 border-radius: 10px;
41 box-shadow: 0 4px 12px rgba(0, 0, 0, 0.05);
42 }
43
44 .left-column, .right-column {
45 flex: 1 1 200px;
46 min-width: 200px;
47 }
48
49 h1, h2 {
50 font-size: 1.2rem;
51 color: #007bff;
52 margin-top: 0.5em;
53 margin-bottom: 0.5em;
54 border-left: 5px solid #007bff;
55 padding-left: 0.6em;
56 background-color: #e9f2ff;
57 }
58
59 button {
60 display: inline;
61 margin: 0.25em;
62 padding: 0.75em 1.5em;
63 font-size: 1rem;
64 background-color: #007bff;
65 color: white;
66 border: none;
67 border-radius: 6px;
68 cursor: pointer;
69 transition: background-color 0.3s ease;
70 }
71
72 button:hover {
73 background-color: #0056b3;
74 }
75
76 #output {
77 margin-top: 1em;
78 background-color: #1e1e1e;
79 color: #0f0;
80 padding: 1em;
81 border-radius: 8px;
82 min-height: 200px;
83 font-family: Consolas, monospace;
84 font-size: 0.95rem;
85 overflow-y: auto;
86 white-space: pre-wrap;
87 }
88
89 .highlight {
90 outline: 3px solid #ffc107; /* yellow border */
91 background-color: #fff8e1; /* soft yellow background */
92 transition: background-color 0.3s ease, outline 0.3s ease;
93 }
94
95 .active {
96 background-color: #28a745; /* green background */
97 color: #fff;
98 box-shadow: 0 0 10px rgba(40, 167, 69, 0.5);
99 transition: background-color 0.3s ease, box-shadow 0.3s ease;
100 }
101 </style>
102</head>
103<body>
104 <div class="container">
105 <h1>JavaScript Console</h1>
106 <button id="executeBtn">Execute</button>
107 <button id="executeTextureBtn">Execute Texture</button>
108 <button id="executeLightingBtn">Execute Lighting</button>
109 <div id="output"></div>
110 </div>
111 <div class="container">
112 <h1>WebGL Canvas</h1>
113 <canvas id="glCanvas"></canvas>
114 </div>
115
116 <script>
117 // Override console.log to display messages in the #output element
118 (function () {
119 // Override console.log
120 const originalLog = console.log;
121 console.log = function (...args) {
122 originalLog.apply(console, args);
123 const message = document.createElement('div');
124 message.textContent = args.map(String).join(' ');
125 output.appendChild(message);
126 };
127
128 // Override console.error
129 const originalError = console.error;
130 console.error = function (...args) {
131 originalError.apply(console, args);
132 const message = document.createElement('div');
133 message.textContent = args.map(String).join(' ');
134 message.style.color = 'red'; // Color error messages red
135 output.appendChild(message);
136 };
137 })();
138
139 document.getElementById('executeBtn').addEventListener('click', () => {
140 // Prevent multiple loads
141 if (document.getElementById('externalScript')) return;
142
143 const script = document.createElement('script');
144 script.src = 'javascript-web-gl.js';
145 script.id = 'externalScript';
146 document.body.appendChild(script);
147 });
148
149 document.getElementById('executeTextureBtn').addEventListener('click', () => {
150 // Prevent multiple loads
151 if (document.getElementById('externalScript')) return;
152
153 const script = document.createElement('script');
154 script.src = 'javascript-web-gl-texture.js';
155 script.id = 'externalScript';
156 document.body.appendChild(script);
157 });
158
159 document.getElementById('executeLightingBtn').addEventListener('click', () => {
160 // Prevent multiple loads
161 if (document.getElementById('externalScript')) return;
162
163 const script = document.createElement('script');
164 script.src = 'javascript-web-gl-lighting.js';
165 script.id = 'externalScript';
166 document.body.appendChild(script);
167 });
168 </script>
169</body>
170</html>JavaScript und WebGL
JavaScript und WebGL sind leistungsstarke Werkzeuge der modernen Webentwicklung für die Bereitstellung interaktiver, hochwertiger 3D-Grafiken im Browser. Durch die Nutzung von WebGL können Sie die GPU direkt für effizientes Rendering nutzen und ausdrucksstarke Webanwendungen wie Spiele, Datenvisualisierungen und VR/AR-Anwendungen entwickeln.
Was ist WebGL?
WebGL (Web Graphics Library) ist eine Low-Level-Grafik-API, die als Bestandteil von HTML5 bereitgestellt wird und 3D-Rendering direkt im Browser ermöglicht. Sie basiert auf der OpenGL-ES-2.0-Spezifikation und steuert die GPU über JavaScript. Mit WebGL können Sie in nahezu allen modernen Browsern fortgeschrittene 3D-Grafiken ohne spezielle Plugins darstellen.
Grundlagen von WebGL
Um Rendering mit WebGL durchzuführen, müssen Sie mehrere grundlegende Konzepte verstehen. Wie andere Grafik-APIs (wie OpenGL und DirectX) verarbeitet WebGL Daten durch eine Grafikpipeline und erzeugt Bilder auf der GPU.
Kontext abrufen
WebGL rendert mithilfe des HTML5-Elements <canvas>. In JavaScript müssen Sie zuerst den WebGL-Kontext erhalten.
1const canvas = document.getElementById("glCanvas");
2const gl = canvas.getContext("webgl");
3if (!gl) {
4 console.error("WebGL not supported, falling back on experimental-webgl");
5 gl = canvas.getContext("experimental-webgl");
6}
7if (!gl) {
8 alert("Your browser does not support WebGL");
9}- Rufen Sie aus dem
<canvas>-Element einen WebGL-Kontext ab. So können Sie das GPU-Rendering über JavaScript steuern.
Shader definieren
Für das Rendern mit WebGL verwenden Sie zwei Arten von Shadern: einen Vertex-Shader und einen Fragment-Shader. Vertex-Shader berechnen die Position jedes Vertex eines Objekts, und Fragment-Shader berechnen die Farbe jedes Pixels. Diese Shader sind Programme, die auf der GPU ausgeführt werden. Shader werden in einer Sprache namens GLSL geschrieben.
1const vertexShaderSource = `
2attribute vec4 aVertexPosition;
3void main(void) {
4 gl_Position = aVertexPosition;
5}`;
6const fragmentShaderSource = `
7void main(void) {
8 gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); // Red color
9}`;- Der Vertex-Shader verarbeitet Vertex-Positionen, und der Fragment-Shader legt die Farbe pro Pixel fest. Hier geben wir die Farbe Rot aus.
Shader kompilieren und verlinken
Um Shader-Quellcode in ein WebGL-Programm einzubinden, kompilieren Sie die Shader und verlinken Sie sie zu einem Programm.
1function createShader(gl, type, source) {
2 const shader = gl.createShader(type);
3 gl.shaderSource(shader, source);
4 gl.compileShader(shader);
5 if (!gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)) {
6 console.error("An error occurred compiling the shaders:", gl.getShaderInfoLog(shader));
7 gl.deleteShader(shader);
8 return null;
9 }
10 return shader;
11}
12
13const vertexShader = createShader(gl, gl.VERTEX_SHADER, vertexShaderSource);
14const fragmentShader = createShader(gl, gl.FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderSource);
15
16const shaderProgram = gl.createProgram();
17gl.attachShader(shaderProgram, vertexShader);
18gl.attachShader(shaderProgram, fragmentShader);
19gl.linkProgram(shaderProgram);
20if (!gl.getProgramParameter(shaderProgram, gl.LINK_STATUS)) {
21 console.error("Unable to initialize the shader program:", gl.getProgramInfoLog(shaderProgram));
22}- Kompilieren Sie jeden Shader und verlinken Sie sie zu einem Programm. Dadurch entsteht eine auf der GPU ausführbare Rendering-Pipeline.
Puffer und Vertex-Daten vorbereiten
Als Nächstes bereiten Sie die zu zeichnenden Geometriedaten vor und übergeben sie an einen WebGL-Puffer. Diese Daten umfassen Vertex-Positionen, Farben, Texturkoordinaten und so weiter.
1const vertices = new Float32Array([
2 -1.0, -1.0,
3 1.0, -1.0,
4 1.0, 1.0,
5 -1.0, 1.0,
6]);
7
8const vertexBuffer = gl.createBuffer();
9gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
10gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW);- Definieren Sie die Vertex-Koordinaten eines Rechtecks und laden Sie sie in einen GPU-Puffer hoch.
STATIC_DRAWgibt an, dass sich die Daten nicht häufig ändern.
Rendering-Prozess
Lassen Sie WebGL schließlich das eigentliche Rendering mit den Shadern und Daten ausführen. Konfigurieren Sie die WebGL-Rendering-Pipeline korrekt und senden Sie Zeichenbefehle an die GPU. Hier löschen wir den Hintergrund auf Schwarz und zeichnen ein rotes Rechteck mithilfe der definierten Vertex-Daten und des Shader-Programms.
1gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); // Clear to black
2gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
3
4// Use the shader program
5gl.useProgram(shaderProgram);
6
7// Bind vertex buffer
8const positionAttributeLocation = gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aVertexPosition");
9gl.enableVertexAttribArray(positionAttributeLocation);
10gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
11gl.vertexAttribPointer(positionAttributeLocation, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);
12
13// Draw
14gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_FAN, 0, 4);- In diesem Code richten wir die WebGL-Rendering-Pipeline ein und rendern ein Rechteck. Indem wir den Bildschirm mit gl.clear() initialisieren und mit gl.drawArrays() Zeichenbefehle an die GPU senden, werden die von den Shadern verarbeiteten Daten tatsächlich auf dem Bildschirm angezeigt.
Erweiterte Funktionen von WebGL
Mit WebGL können Sie verschiedene erweiterte Funktionen über das grundlegende Rendering hinaus nutzen. Hier stellen wir einige dieser Funktionen vor.
Texturierung
WebGL unterstützt die Texturierung, die es ermöglicht, Bilder oder Muster auf 3D-Objekte anzuwenden. Dies ermöglicht es Ihnen, Objekten ein komplexeres und realistischeres Aussehen zu verleihen, anstatt nur einfache Farben zu verwenden.
1/* Fragment of source code */
2const texture = gl.createTexture();
3gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
4
5// Load an image as the texture
6const image = new Image();
7image.src = "texture.png";
8image.onload = () => {
9 gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
10 gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, image);
11
12 // Set texture parameters
13 gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_S, gl.CLAMP_TO_EDGE);
14 gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_T, gl.CLAMP_TO_EDGE);
15 gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR);
16
17 // Draw the scene again with the texture applied
18 drawScene();
19};- Laden Sie Bilder als Texturen und wenden Sie sie auf Objektoberflächen an, um ein realistischeres Erscheinungsbild zu erzielen.
Beleuchtung und Schattierung
Sie können Schattierungsmodelle verwenden, um realistische Beleuchtungseffekte auf 3D-Objekte anzuwenden. Berechnen Sie, wie die Oberfläche eines Objekts Licht reflektiert, basierend auf verschiedenen Schattierungsmodellen wie Phong-Shading und Gouraud-Shading.
1/* Fragment of source code */
2const fragmentShaderSourceWithLighting = `
3precision mediump float;
4uniform vec3 uLightingDirection;
5uniform vec4 uLightColor;
6void main(void) {
7 vec3 lightDirection = normalize(uLightingDirection);
8 float directionalLightWeighting = max(dot(vNormal, lightDirection), 0.0);
9 gl_FragColor = uLightColor * directionalLightWeighting;
10}`;- Berechnen Sie die Helligkeit basierend auf dem Winkel zwischen Lichtrichtung und Normalen. Dies ist die Grundlage von Shading-Techniken wie den Phong- und Gouraud-Modellen.
Optimierung und Leistung
Da WebGL direkt auf der GPU arbeitet, ist Leistungsoptimierung entscheidend. Die Verwendung einer großen Menge an Vertex-Daten oder komplexen Shadern kann zu einem Rückgang der Leistung führen. Die folgenden sind gängige Ansätze zur Leistungsoptimierung.
- Effiziente Nutzung von Vertex-Puffern Anstatt Vertex-Puffer häufig zu aktualisieren, verwenden Sie einmal erstellte Puffer so weit wie möglich wieder.
- Anpassen der Bildrate
Verwenden Sie
requestAnimationFrame, um das Animationsrendering zu steuern und eine effiziente Bildrate beizubehalten. - Occlusion Culling Eine Technik, die das Rendern von Objekten auslässt, die sich nicht im Sichtbereich befinden. Dies kann die Rendering-Belastung verringern.
1function render() {
2 gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
3
4 // Logic to update objects in the scene
5
6 // Use requestAnimationFrame for smooth rendering
7 requestAnimationFrame(render);
8}
9
10render();- Steuern Sie die Rendering-Schleife mit
requestAnimationFrameund aktualisieren Sie Frames effizient synchron mit dem Render-Timing des Browsers.
Zusammenfassung
Durch die Kombination von JavaScript und WebGL können fortschrittliche 3D-Grafiken, die in Echtzeit im Browser laufen, erreicht werden. WebGL umfasst viele Elemente von den grundlegenden Konzepten der Shader- und Pufferverwaltung, über die Anwendung von Texturen bis hin zur Leistungsoptimierung. Durch die effektive Nutzung dieser Elemente können Sie interaktive und visuell ansprechende Anwendungen entwickeln.
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