Najprije je potrebno kreirati canvas HTML element.
<body onload="webGLStart();">
<canvas id="primjer00" width="500" height="500"></canvas>
</body>
Na učitavanje body elementa se pokreće funkcija webGLStart() koja izgleda ovako:
function webGLStart() {
var canvas = document.getElementById("primjer00");
initGL(canvas);
initShaders();
initBuffers();
gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
gl.enable(gl.DEPTH_TEST);
drawScene();
}
Metoda webGLStart() poziva funkcije za inicijalizaciju WebGL-a i shadera i proslijeđuje ih canvas elementu u kojem želimo nešto nacrtati. Također, inicijalizira tzv. spremnik koji sadrži detalje elemenata koji će se crtati. Nakon toga postavlja osnovne postavke WebGL-a, pozadina će u početku biti crne boje i uključen je spremnik dubine. Na kraju se poziva metoda za iscrtavanje scene. Primjetite kako se osnovne postavke WebGL-a pozivaju nad "gl" objektom, koji je inicijaliziran kako slijedi u nastavku.
var gl;
function initGL(canvas) {
try {
gl = canvas.getContext("experimental-webgl"); // vraća objekt koji sadrži metode za crtanje u canvas elementu
gl.viewportWidth = canvas.width; // postavljanje visine i širine "platna"
gl.viewportHeight = canvas.height;
}
catch(e) {}
if (!gl) {
alert("WebGL nije inicijaliziran!");
}
}
Dakle, pomoću metode initGL se inicijalizira WebGL i u objekt "gl" se pospremaju metode za crtanje u canvas elementu.
Crtanje kvadrata
U nastavku će biti pojašnjena metoda initBuffers()
var squareVertexPositionBuffer; // globalna varijabla koja sadrži pozicije vrhova kvadrata
function initBuffers() {
squareVertexPositionBuffer = gl.createBuffer(); // kreiranje buffera za pozicije vrhova kvadrata
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, squareVertexPositionBuffer); // ovime govorimo WebGL-u da bi sve operacije koje slijede trebale koristiti buffer koji mi odredimo, princip "current array buffer"
vertices = [
1.0, 1.0, 0.0,
-1.0, 1.0, 0.0,
1.0, -1.0, 0.0,
-1.0, -1.0, 0.0
];
// kreiramo Float32Array na temelju liste "vertices" i WebGL time popuni "current buffer", koji je u ovom slučaju "squareVertexPositionBuffer".
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(vertices), gl.STATIC_DRAW);
squareVertexPositionBuffer.numItems = 4; // buffer ima 4 vrha
squareVertexPositionBuffer.itemSize = 3; // svaki vrh se sastoji od 3 elementa
}
Ovo su osnovne stvari za pozicioniranje elementa, sada će biti prikazana funkcija drawScene() gdje se koriste bufferi za crtanje slike u canvas elementu.
function drawScene() {
gl.viewport(0, 0, gl.viewportWidth, gl.viewportHeight);
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
// korištenje perspektivne projekcije
// vertikalno vidno polje od 45°
// width/height ratio
// ne želimo vidjeti objekte koji su bliži od 0.1 jedinice
// ne želimo vidjeti objekte koji su dalji od 100.0 jedinica
mat4.perspective(45, gl.viewportWidth / gl.viewportHeight, 0.1, 100.0, pMatrix);
mat4.identity(mvMatrix); // postavljanje matrice "mvMatrix" na jediničnu
S obzirom na to da WebGL nema ugrađene operacije s matricama, u projektu je korištena vanjska biblioteka glMatrix za to.
mat4.translate(mvMatrix, [0.0, 0.0, -8.0]); // standardna operacija translacije, po z osi je translatirano za -8, odnosno udaljeno je "u ekran"
// odabiremo buffer koji sadrži pozicije kvadrata
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, squareVertexPositionBuffer);
// govorimo WebGL-u da vrijednosti unutar buffera koristi za pozicije vertexa
gl.vertexAttribPointer(shaderProgram.vertexPositionAttribute, squareVertexPositionBuffer.itemSize, gl.FLOAT, false, 0, 0);
setMatrixUniforms(); // metoda koja sve napravljene transformacije "šalje" u grafičku karticu
// crtanje vrhova iz buffera kao TRIANGLE_STRIP, počni od 0 pa sve do buffer.numItems
gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, 0, squareVertexPositionBuffer.numItems);
}
Na linku se mogu pronaći osnovni oblici koje je moguće nacrtati u WebGL-u.
Do sada obrađeno je vrlo slično onome što smo naučili u OpenGL-u, no, da bi sve ovo funkcioniralo potrebno je sljedeće.
var mvMatrix = mat4.create(); // matrica tranformacija
var pMatrix = mat4.create(); // matrica projekcije
Što su shaderi?
Shaderi su programi koji se koriste za sjenčanje, odnosno prikazivanje odgovarajućih razina svjetlosti i boje na slici. Također, koriste se i za prikaz specijalnih efekata ili post-procesiranje te se programiraju za grafičku karticu radi čega rade vrlo brzo.
Vrste shadera:
- Vertex shaderi
- Fragment shaderi
- Geometry shaderi
S obzirom da ovo nije direktna tema ovog projekta, neće biti previše opisivano što su to shaderi, već će u nastavku biti prikazano što i kako treba napraviti da bi WebGL primjeri radili. webGLStart() metoda je pozivala initShaders() metodu za inicijalizaciju shadera.
var shaderProgram;
function initShaders() {
var fragmentShader = getShader(gl, "shader-fs"); // korištenje getShader() metode za dohvaćanje shadera
var vertexShader = getShader(gl, "shader-vs");
shaderProgram = gl.createProgram();
gl.attachShader(shaderProgram, vertexShader); // "vezanje" shadera za shaderProgram
gl.attachShader(shaderProgram, fragmentShader);
gl.linkProgram(shaderProgram);
if (!gl.getProgramParameter(shaderProgram, gl.LINK_STATUS)) {
alert("Could not initialise shaders");
}
gl.useProgram(shaderProgram);
// program objekt inače nema "vertexPositionAttribute", ali je pozicija
shaderProgram.vertexPositionAttribute = gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aVertexPosition");
gl.enableVertexAttribArray(shaderProgram.vertexPositionAttribute);
shaderProgram.pMatrixUniform = gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uPMatrix");
shaderProgram.mvMatrixUniform = gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uMVMatrix");
}
"shaderProgram" je zapravo programski kod koji će se izvršavati u grafičkoj kartici, odnosno pomoću toga će biti prikazana slika koju želimo nacrtati u canvas elementu.
"getShader" metoda pronalazi shader unutar html dokumenta. Zapravo i nije previše bitno na koji način radi. Prikazana je u nastavku.
function getShader(gl, id) {
var shaderScript = document.getElementById(id);
if (!shaderScript) {
return null;
}
var str = "";
var k = shaderScript.firstChild;
while (k) {
if (k.nodeType == 3)
str += k.textContent;
k = k.nextSibling;
}
var shader;
if (shaderScript.type == "x-shader/x-fragment") {
shader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
} else if (shaderScript.type == "x-shader/x-vertex") {
shader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
} else {
return null;
}
gl.shaderSource(shader, str);
gl.compileShader(shader);
if (!gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)) {
alert(gl.getShaderInfoLog(shader));
return null;
}
return shader;
}
Shaderi se u dokumentu nalaze unutar "script" tagova te je svaki označen jedinstvenim identifikatorom. Bitno je napomenuti da shaderi nisu napisani u JavaScriptu, već u programskom jeziku GLSL, koji je vrlo sličan C programskom jeziku. Shaderi su prikazani u nastavku.
<script id="shader-fs" type="x-shader/x-fragment">
precision mediump float;
void main(void) {
gl_FragColor = vec4(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
}
</script>
Fragment shader u ovakvom osnovom primjeru ne radi praktički ništa, definirana je preciznost brojeva s pomičnim zarezom na "mediump", a drugim dijelom se određuje da će sve što će se crtati biti plave boje.
<script id="shader-vs" type="x-shader/x-vertex">
attribute vec3 aVertexPosition;
uniform mat4 uMVMatrix;
uniform mat4 uPMatrix;
void main(void) {
gl_Position = uPMatrix * uMVMatrix * vec4(aVertexPosition, 1.0);
}
</script>
Vertex shader je dio programskog koda koji može napraviti manje više sve što želi s vertexom. S obzirom na to ima dvije uniform varijable kojima se može pristupiti i izvan ovog shadera (već im se pristupilo u metodi initShaders). Shader se poziva za svaki vrh, a svaki vrh je proslijeđen shaderu kao "aVertexPosition", upravo zahvaljujući korištenju "vertexPositionAttribute" svojstva objekta program u metodi drawScene().
Ovime je prikazan cijeli tok, od početka do kraja, osim metode setMatrixUniforms() pomoću koje shaderu proslijeđujemo matricu transformacije i matricu projekcije.
function setMatrixUniforms() {
gl.uniformMatrix4fv(shaderProgram.pMatrixUniform, false, pMatrix);
gl.uniformMatrix4fv(shaderProgram.mvMatrixUniform, false, mvMatrix);
}
Korištenjem referenci na uniformne varijable WebGL-u šaljemo matricu transformacije i matricu projekcije.
Prikazani primjeri su objedinjeni u primjeru 1.