【WebGL初学系列之五】旋转，平移，缩放

来源：互联网发布：java软件技术编辑：程序博客网时间：2024/06/06 03:12

nbcoder.com地址：http://nbcoders.com/webgl-chu-xue-xi-lie-zhi-wu-ai.html

最近把WebGL做的相关Demo已经放在 http://www.nbcoders.com 上了，这样就可以直观的进行看效果。

地址： http://lab.nbcoders.com/ixshells/

本文旋转平移缩放Demo的地址: http://lab.nbcoders.com/ixshells/Html/ScaleRotateTranslate.html

好吧，回到本文。从Demo中我们可以看出，这里画出了三个三角形，也就是三个模型。让后对这三个模型分别进行旋转，平移，缩放。所以，在从上几篇文章的内容来看，这里增加了多模型操作和旋转，平移，缩放操作。所以，文章从以下的步骤进行总结讲解：

1. 初步了解矩阵操作（因为多模型和平移旋转缩放操作都需要用到矩阵操作，矩阵操作很重要，在WebGL中用处相当大）。

2. 建立多个模型。

3. 进行旋转，平移，缩放操作。

1 ：了解矩阵的基本操作

矩阵的计算，其实也不复杂。在WebGL中重要的不是具体的计算方法，而是使用方法，在WebGL中最关心的是矩阵操作中最后所得到的结果。这里为了让自己印象深刻一些，还是简单的介绍一下对于WebGL相关的矩阵计算操作,。

因为我们在后面不会直接用到矩阵计算相关，所以这里就简单举一个平移的例子，如果要了解更多矩阵计算的相关操作，可以去看看线性代数相关内容。平移是说的对象的每一个顶点都移动一个相同的距离。平移矩阵和某点p的表示如下：

这里将平移矩阵和点p的矩阵矩阵相乘，结果如下：

矩阵的计算已经知道了，但是在WebGL中，我们并不是关心的矩阵计算的过程。所以矩阵计算的操作用了glMatrix-0.9.5.js，它提供了矩阵向量和矩阵类，封装了一些矩阵和相关的一些操作。具体glMatrix-0.9.5.js相关函数就不具体讲解了，用到的时候可以去查阅相关资料。

下载地址 http://sourceforge.jp/projects/sfnet_webglsurfgen/downloads/glMatrix-0.9.5.js/

2. 建立多个模型

前面我们已经绘制出了单个模型，要绘制多个模型。首先得让多个模型绘制在不同的位置上，所以要操作模型变换矩阵的坐标变换矩阵。视口矩阵和投影变换矩阵都可以不用变，只要我们绘制在多个模型都看得到的范围内就行了。这里将每个三角形进行了缩放，这样让每个模型都能够显示出来。最后，分别绘制出每个模型，多个模型就绘制出来了。代码如下：

  <span style="white-space:pre"></span>/*一个模型*/                //创建第一个模型矩阵                var m4Rotate = mat4.create();                //置为单位矩阵                mat4.identity(m4Rotate);                //缩放                mat4.scale(m4Rotate, [0.5, 0.5, 1.0], m4Rotate);                webgl.uniformMatrix4fv(uniformIndex, false, m4Rotate);                webgl.drawArrays(webgl.TRIANGLES, 0, 3);                /*第二个模型*/                //创建第二个模型矩阵                var translate = mat4.create();                //置为单位矩阵                mat4.identity(translate);                //移动第二个模型的位置                mat4.translate(translate, [0.5, 0.5, 0.0], translate);                //缩放                mat4.scale(translate, [0.5, 0.5, 0.0], translate);                webgl.uniformMatrix4fv(uniformIndex, false, translate);                webgl.drawArrays(webgl.TRIANGLES, 0, 3);                               /*第三个模型*/                //创建第三个模型矩阵                var scaleM = mat4.create();                //置为单位矩阵                mat4.identity(scaleM);                //移动第三个模型位置                mat4.translate(scaleM, [-0.5, 0.5, 0.0], scaleM);                //缩放                mat4.scale(scaleM, [0.5, 0.5, 0.0], scaleM);                webgl.uniformMatrix4fv(uniformIndex, false, scaleM);                webgl.drawArrays(webgl.TRIANGLES, 0, 3);

当然，shader代码也有所改变：

 <span style="white-space:pre"></span><script id="shader-vs" type="x-shader/x-vertex">            attribute vec3 v3Position;            uniform mat4 umMatrix;            attribute vec3 av3Color;            varying vec3 vv3Color;            void main(void)            {                vec4 v4pos = umMatrix * vec4(v3Position, 1.0);                vv3Color = av3Color;                gl_Position = v4pos;            }        </script>

3. 旋转，平移，缩放

从上面绘制出了多个模型后，这里的步骤其实就已经算简单了。我们要让每个模型动起来，这里设置一个定时器来定时渲染。

 <span style="white-space:pre"></span>   window.setInterval("changeData()", 10);             function changeData()            {                angle += 10;                angle %= 360;                xPos <= 1.0 ? xPos += 0.005 : xPos = -1;                yPos <= 1.0 ? yPos += 0.005 : yPos = -1;                scale >= 0.0 ? scale -= 0.005 : scale = 0.5;                renderScene(webglCanvas);            }

让后在每一帧改变每个模型的数据。即旋转角度，平移坐标，缩放大小值等数据。红色部分是与上面不同部分，给出代码如下：

                 /*一个模型*/                //创建第一个模型矩阵                var m4Rotate = mat4.create();                //置为单位矩阵                mat4.identity(m4Rotate);                //绕Z轴旋转                <span style="color:#ff0000;">mat4.rotateZ(m4Rotate, angle * Math.PI / 180);</span>                //缩放                mat4.scale(m4Rotate, [0.5, 0.5, 1.0], m4Rotate);                webgl.uniformMatrix4fv(uniformIndex, false, m4Rotate);                webgl.drawArrays(webgl.TRIANGLES, 0, 3);                /*第二个模型*/                //创建第二个模型矩阵                var translate = mat4.create();                //置为单位矩阵                mat4.identity(translate);                //移动第二个模型的位置                <span style="color:#ff0000;">mat4.translate(translate, [xPos, yPos, 0.0], translate);</span>                //缩放                mat4.scale(translate, [0.5, 0.5, 0.0], translate);                webgl.uniformMatrix4fv(uniformIndex, false, translate);                webgl.drawArrays(webgl.TRIANGLES, 0, 3);                               /*第三个模型*/                //创建第三个模型矩阵                var scaleM = mat4.create();                //置为单位矩阵                mat4.identity(scaleM);                //移动第三个模型位置                mat4.translate(scaleM, [-0.5, 0.5, 0.0], scaleM);                //缩放               <span style="color:#ff0000;"> mat4.scale(scaleM, [scale, scale, 0.0], scaleM);</span>                webgl.uniformMatrix4fv(uniformIndex, false, scaleM);                webgl.drawArrays(webgl.TRIANGLES, 0, 3);

4. 完整代码：

<html> <head>        <script type="text/javascript" src="../Js/InitWebGL.js"></script>        <script type="text/javascript" src ="../3dPart/glMatrix-0.9.5.js"></script>        <script id="shader-vs" type="x-shader/x-vertex">            attribute vec3 v3Position;            uniform mat4 umMatrix;            attribute vec3 av3Color;            varying vec3 vv3Color;            void main(void)            {                vec4 v4pos = umMatrix * vec4(v3Position, 1.0);                vv3Color = av3Color;                gl_Position = v4pos;            }        </script>                   <script id ="shader-fs" type ="x-shader/x-fragment">            #ifdef GL_FRAGMENT_PRECISION_HIGH                precision highp float;            #else                precision mediump float;            #endif            varying vec3 vv3Color;            void main(void)            {               gl_FragColor = vec4(vv3Color, 1.0);            }        </script>        <script>            var v3PositionIndex = 0;            var sampleTexIndex = -1;            var triangleBuffer = null;            var triangleBuffer = null;            var textObj = null;            var angle = 0;            var scale = 0.5;            var xPos = -1.0;            var yPos = -1.0;            var webglCanvas = null;            var uniformIndex = -1;            var v3ColorIndex = 1;            var triangleColorBuffer = null;            function initData(webgl)            {                //顶点坐标                var jsArrayData = [                     0.0, 1.0, 0.0,                    -1.0, 0.0, -1.0,                     1.0, 0.0, 0.0                ]                //创建一个webgl能够访问的缓冲                triangleBuffer = webgl.createBuffer();                //绑定buffer                webgl.bindBuffer(webgl.ARRAY_BUFFER, triangleBuffer);                //将js数据拷贝到buffer上                webgl.bufferData(webgl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(jsArrayData), webgl.STATIC_DRAW);                var jsArrayColor = [                   1.0, 0.0, 0.0,//上顶点                   0.0, 1.0, 0.0,//左顶点                   0.0, 0.0, 1.0 //右顶点                ];                triangleColorBuffer = webgl.createBuffer();                webgl.bindBuffer(webgl.ARRAY_BUFFER, triangleColorBuffer);                webgl.bufferData(webgl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(jsArrayColor), webgl.STATIC_DRAW);            }            function renderScene(webgl)            {                //清空屏幕                webgl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);                webgl.clear(webgl.COLOR_BUFFER_BIT);                //绑定顶点数据                webgl.bindBuffer(webgl.ARRAY_BUFFER, triangleBuffer);                //启动开关                webgl.enableVertexAttribArray(v3PositionIndex);                //制定数据索引原则                webgl.vertexAttribPointer(v3PositionIndex, 3, webgl.FLOAT, false, 0, 0);                webgl.bindBuffer(webgl.ARRAY_BUFFER, triangleColorBuffer);                webgl.enableVertexAttribArray(v3ColorIndex);                webgl.vertexAttribPointer(v3ColorIndex, 3, webgl.FLOAT, false, 0, 0);                /*一个模型*/                //创建第一个模型矩阵                var m4Rotate = mat4.create();                //置为单位矩阵                mat4.identity(m4Rotate);                //绕Z轴旋转                mat4.rotateZ(m4Rotate, angle * Math.PI / 180);                //缩放                mat4.scale(m4Rotate, [0.5, 0.5, 1.0], m4Rotate);                webgl.uniformMatrix4fv(uniformIndex, false, m4Rotate);                webgl.drawArrays(webgl.TRIANGLES, 0, 3);                /*第二个模型*/                //创建第二个模型矩阵                var translate = mat4.create();                //置为单位矩阵                mat4.identity(translate);                //移动第二个模型的位置                mat4.translate(translate, [xPos, yPos, 0.0], translate);                //缩放                mat4.scale(translate, [0.5, 0.5, 0.0], translate);                webgl.uniformMatrix4fv(uniformIndex, false, translate);                webgl.drawArrays(webgl.TRIANGLES, 0, 3);                               /*第三个模型*/                //创建第三个模型矩阵                var scaleM = mat4.create();                //置为单位矩阵                mat4.identity(scaleM);                //移动第三个模型位置                mat4.translate(scaleM, [-0.5, 0.5, 0.0], scaleM);                //缩放                mat4.scale(scaleM, [scale, scale, 0.0], scaleM);                webgl.uniformMatrix4fv(uniformIndex, false, scaleM);                webgl.drawArrays(webgl.TRIANGLES, 0, 3);                webgl.flush();            }            function init()            {                //获取webgl canvas                var canvas = initCanvas("webglCanvas");                //初始化shader程序                var bind1 = [v3PositionIndex, "v3Position"];                var bind2 = [v3ColorIndex, "av3Color"];                var bindData = new Array();                bindData.push(bind1);                var shaderProgramObject = initShaders(canvas, "shader-vs", "shader-fs", bindData);                //获取Uniform变量在链接时生成的索引                //sampleTexIndex = canvas.getUniformLocation(shaderProgramObject, "sTexture");                uniformIndex = canvas.getUniformLocation(shaderProgramObject, "umMatrix");                canvas.useProgram(shaderProgramObject);                //初始化顶点数据                initData(canvas);                webglCanvas = canvas;                window.setInterval("changeData()", 10);            }            function changeData()            {                angle += 10;                angle %= 360;                xPos <= 1.0 ? xPos += 0.005 : xPos = -1;                yPos <= 1.0 ? yPos += 0.005 : yPos = -1;                scale >= 0.0 ? scale -= 0.005 : scale = 0.5;                renderScene(webglCanvas);            }        </script> </head> <body onload ="init()">  <canvas id="webglCanvas" style="border:1px solid red" width="600" height="600"></canvas> </body></html>

5.效果展示

Demo地址：http://lab.nbcoders.com/ixshells/

旋转平移缩放地址：http://lab.nbcoders.com/ixshells/Html/ScaleRotateTranslate.html

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