如何在javascript中操作3D图形_WebGL的基本用法是什么？-js教程-PHP中文网

如何在javascript中操作3D图形_WebGL的基本用法是什么？

紅蓮之龍

发布： 2025-12-19 22:26:02

原创

650人浏览过

WebGL 是浏览器原生支持的底层 3D 图形 API，需手动管理着色器、缓冲区和矩阵变换；其核心流程包括获取上下文、编译着色器、绑定数据、设置状态及调用绘制；推荐优先使用 WebGL 2 并配合 gl-matrix 与 SpectorJS 提升开发效率。

如何在javascript中操作3d图形_webgl的基本用法是什么？

在 JavaScript 中操作 3D 图形，最直接的方式是使用 WebGL —— 它是浏览器原生支持的、基于 OpenGL ES 的底层图形 API。WebGL 本身不提供场景、相机、光照等高级抽象，需要手动管理顶点数据、着色器、缓冲区和渲染管线。不过，掌握其基本用法是理解现代 Web 3D 开发（如 Three.js 底层）的关键。

WebGL 的核心工作流程

WebGL 渲染一个 3D 物体不是“创建模型→设置材质→调用渲染”，而是一系列明确的步骤：

获取 canvas 元素并初始化 WebGL 上下文（gl = canvas.getContext('webgl') 或 'webgl2'）
编写并编译顶点着色器（处理顶点位置、法线、纹理坐标等）和片元着色器（决定每个像素颜色）
链接着色器程序（gl.createProgram() + gl.linkProgram()）
准备顶点数据（如三角形的 x/y/z 坐标），写入缓冲区（gl.createBuffer(), gl.bufferData()）
将缓冲区绑定到着色器中的属性变量（通过 gl.getAttribLocation() 和 gl.vertexAttribPointer()）
设置清屏颜色、启用深度测试等状态（gl.clearColor(), gl.enable(gl.DEPTH_TEST)）
调用 gl.drawArrays() 或 gl.drawElements() 启动 GPU 绘制

着色器：GLSL 是必须写的代码

WebGL 使用 GLSL（OpenGL Shading Language）编写着色器，它运行在 GPU 上，语法类似 C，但有专用类型（如 vec3, mat4）和内置变量（如 gl_Position, gl_FragColor）。

例如，一个最简顶点着色器：

立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；

attribute vec3 a_position;<br>void main() {<br>  gl_Position = vec4(a_position, 1.0);<br>}

登录后复制

对应片元着色器：

AI发型设计

虚拟发型试穿工具和发型模拟器

247

查看详情

precision mediump float;<br>void main() {<br>  gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); // 红色<br>}

登录后复制

注意：precision 在 WebGL 1 中必须声明；a_position 是 JavaScript 中通过 gl.getAttribLocation() 获取并启用的属性名。

矩阵变换：靠 JavaScript 手动计算

WebGL 不提供内置的 model/view/projection 变换函数。你需要用 JavaScript（或轻量数学库如 gl-matrix）构造变换矩阵，并传给着色器。

定义 uniform mat4 u_matrix; 在顶点着色器中接收变换矩阵
在 JS 中用 gl.getUniformLocation() 获取该 uniform 的位置
用 gl.uniformMatrix4fv() 把 JS 计算好的 Float32Array 矩阵传过去
常见操作包括平移（mat4.translate()）、旋转（mat4.rotateX()）、透视投影（mat4.perspective()）

实用建议：从 WebGL 2 开始，避开兼容性陷阱

WebGL 2 基于 OpenGL ES 3.0，支持更多特性且接口更简洁：

默认支持整数纹理、多重采样、uniform buffer objects（UBO）
着色器中可直接用 in/out 替代 attribute/varying
gl.drawArraysInstanced() 等批量绘制更高效
检查支持时优先用 getContext('webgl2')，降级到 WebGL 1 需额外处理（如不支持 texture2D 改用 texture）