虛擬展廳技術：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：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：WebGL的完整工作流程

1、準備數據階段

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

其中頂點數據存儲在緩存區（因為數量巨大），以修飾符attribute傳遞給頂點著色器；

矩陣則以修飾符uniform傳遞給頂點著色器。

2、生成頂點著色器

根據我們需要，由Javascript定義一段頂點著色器（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根據頂點數量，挨個執行頂點著色器程序，生成頂點最終的坐標，完成坐標轉換。

4、生成片元著色器

模型是什么顏色，看起來是什么質地，光照效果，陰影（流程較復雜，需要先渲染到紋理，可以先不關注），都在這個階段處理。

5、光柵化

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

虛擬展廳技術：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可以實現：

輔助我們導出了模型數據；
自動生成了各種矩陣；
生成了頂點著色器；
輔助我們生成材質，配置燈光；
根據我們設置的材質生成了片元著色器。
而且將webGL基于光柵化的2D API，封裝成了我們人類能看懂的 3D API。

?Three.js頂點處理流程

從WebGL工作原理的章節中，我們已經知道了頂點著色器會將三維世界坐標轉換成屏幕坐標，但實際上，坐標轉換不限于投影矩陣。

如下圖：

之前WebGL在圖元裝配之后的結果，由于我們認為模型是固定在坐標原點，并且相機在x軸和y軸坐標都是0，其實正常的結果是這樣的：

模型矩陣

現在，將模型順時針旋轉Math.PI/6，所有頂點位置肯定都變化了。

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

?但是，如果我們直接將頂點位置用javascript計算出來，那性能會很低（頂點通常成千上萬），而且，這些數據也非常不利于維護。

視圖矩陣

將相機往上偏移30。

camera.position.y = 30;

?同理，我們用矩陣viewMatrix將移動信息記錄下來。

投影矩陣

用projectMatrix記錄。

應用矩陣

編寫頂點著色器：

gl_Position = position * modelMatrix * viewMatrix * projectionMatrix;

這樣，我們就在GPU中，將最終頂點位置計算出來了。

實際上，上面所有步驟，three.js都幫我們完成了。

片元著色器處理流程

片元著色器負責處理材質、燈光等信息，但具體是怎么處理呢？

如下圖：

three.js完整運行流程

當選擇材質后，three.js會根據所選的材質，選擇對應的頂點著色器和片元著色器。

three.js中已經內置了我們常用著色器。

標簽

虛擬展廳,WebGL,Three.js

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