Articles
Введение в JavaScript
JavaScript и WebGL

JavaScript и WebGL

Эта статья объясняет JavaScript и WebGL.

YouTube Video

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 &amp; 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 и WebGL

JavaScript и WebGL — мощные инструменты современной веб‑разработки для создания интерактивной, высококачественной 3D‑графики в браузере. Используя WebGL, вы можете напрямую задействовать GPU для эффективной отрисовки и создавать выразительные веб‑приложения, такие как игры, визуализации данных и приложения VR/AR.

Что такое WebGL?

WebGL (Web Graphics Library) — низкоуровневый графический API, входящий в состав HTML5 и используемый для выполнения 3D‑рендеринга прямо в браузере. Он основан на спецификации OpenGL ES 2.0 и управляет GPU из JavaScript. С помощью WebGL вы можете отображать продвинутую 3D‑графику почти во всех современных браузерах без необходимости в специальных плагинах.

Основы WebGL

Чтобы выполнять визуализацию с помощью WebGL, необходимо понять несколько ключевых концепций. Как и другие графические API (такие как OpenGL и DirectX), WebGL обрабатывает данные через графический конвейер и генерирует изображения на GPU.

Получение контекста

WebGL выполняет отрисовку с использованием элемента HTML5 <canvas>. В JavaScript сперва нужно получить контекст WebGL.

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}
  • Получите контекст WebGL из элемента <canvas>. Это позволяет управлять рендерингом на GPU через JavaScript.

Определение шейдеров

Для рендеринга в WebGL используются два типа шейдеров: вершинный и фрагментный. Вершинные шейдеры рассчитывают положение каждой вершины объекта, а фрагментные шейдеры определяют цвет каждого пикселя. Эти шейдеры — программы, выполняемые на GPU. Шейдеры пишутся на языке, называемом GLSL.

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}`;
  • Вершинный шейдер обрабатывает позиции вершин, а фрагментный шейдер задаёт цвет каждого пикселя. Здесь мы выводим красный цвет.

Компиляция и связывание шейдеров

Чтобы включить исходный код шейдеров в программу WebGL, скомпилируйте шейдеры и свяжите их, чтобы создать программу.

 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}
  • Скомпилируйте каждый шейдер и свяжите их в программу. Это формирует конвейер рендеринга, исполняемый на GPU.

Подготовка буферов и вершинных данных

Далее подготовьте геометрические данные для отрисовки и отправьте их в буфер WebGL. Эти данные включают позиции вершин, цвета, координаты текстур и так далее.

 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);
  • Задайте координаты вершин прямоугольника и загрузите их в буфер на GPU. STATIC_DRAW указывает, что данные меняются нечасто.

Процесс рендеринга

Наконец, выполните фактический рендеринг в WebGL, используя шейдеры и данные. Правильно настройте конвейер рендеринга WebGL и отправьте команды рисования на GPU. Здесь мы очищаем фон до чёрного и рисуем красный прямоугольник, используя заданные вершинные данные и шейдерную программу.

 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);
  • В этом коде мы настраиваем конвейер рендеринга WebGL и отрисовываем прямоугольник. Инициализируя экран с помощью gl.clear() и отправляя команды рисования на GPU с помощью gl.drawArrays(), вы отображаете на экране данные, обработанные шейдерами.

Расширенные возможности WebGL

С помощью WebGL вы можете использовать различные продвинутые функции, выходящие за рамки базового рендеринга. Здесь мы представляем некоторые из этих функций.

Текстурное наложение

WebGL поддерживает текстурное наложение, которое позволяет применять изображения или узоры к 3D-объектам. Это позволяет придать объектам более сложный и реалистичный вид вместо простых цветов.

 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};
  • Загружайте изображения как текстуры и наносите их на поверхности объектов, чтобы добиться более реалистичного вида.

Освещение и затенение

Вы можете использовать модели затенения, чтобы применять реалистичные эффекты освещения к 3D-объектам. Рассчитайте, как поверхность объекта отражает свет, используя различные модели затенения, такие как затенение по модели Фонга и Гуро.

 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}`;
  • Вычисляйте яркость на основе угла между направлением света и нормалями. Это основа техник затенения, таких как модели Фонга и Гуро.

Оптимизация и производительность

Поскольку WebGL работает напрямую с GPU, оптимизация производительности является критически важной. Использование большого количества вершинных данных или сложных шейдеров может привести к снижению производительности. Ниже приведены общие подходы к оптимизации производительности.

  • Эффективное использование вершинных буферов Вместо частого обновления вершинных буферов по возможности переиспользуйте однажды созданные буферы.
  • Настройка частоты кадров Используйте requestAnimationFrame для управления отрисовкой анимации и поддержания эффективной частоты кадров.
  • Окклюзионное отсечение Техника, позволяющая не отрисовывать объекты, которые не находятся в поле зрения. Это может снизить нагрузку на рендеринг.
 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();
  • Управляйте циклом рендеринга с помощью requestAnimationFrame и эффективно обновляйте кадры в синхронизации с таймингом отрисовки браузера.

Резюме

Объединяя JavaScript и WebGL, можно создавать продвинутую 3D-графику, работающую в режиме реального времени в браузере. WebGL охватывает множество элементов: от базовых концепций шейдеров и управления буферами до применения текстур и оптимизации производительности. Эффективно используя это, вы можете разрабатывать интерактивные и визуально насыщенные приложения.

Вы можете следовать этой статье, используя Visual Studio Code на нашем YouTube-канале. Пожалуйста, также посмотрите наш YouTube-канал.

YouTube Video

JavaScript и WebAssembly