【WebGL初学系列之五】旋转，平移，缩放
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时间：2015年06月09日
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。
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。
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);
<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>
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