Текстурирование 3D-объектов

Последнее обновление: 1.11.2015

Разобрав текстурирование двухмерных объектов, можно перейти и к трехмерным. Фактически все будет так же, как и для двухмерных, только здесь мы добавляем больше вершин для имитации 3D, ну а также матрицы. В то же время тут есть свои подводные камни. Создадим следующую веб-страницу:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>3D in WebGL!</title>
<meta charset="utf-8" />
</head>
<body>
<canvas id="canvas3D" width="400" height="300">Ваш браузер не поддерживает элемент canvas</canvas>
<script  type="text/javascript" src="gl-matrix-min.js"></script>

<script id="shader-fs" type="x-shader/x-fragment">
precision highp float;
uniform sampler2D uSampler;
varying vec2 vTextureCoords;

  void main(void) {
    gl_FragColor = texture2D(uSampler, vTextureCoords);
  }
</script>

<script id="shader-vs" type="x-shader/x-vertex">
attribute vec3 aVertexPosition;
attribute vec2 aVertexTextureCoords;
varying vec2 vTextureCoords;
uniform mat4 uMVMatrix;
  uniform mat4 uPMatrix;
  void main(void) {
    gl_Position = uPMatrix * uMVMatrix * vec4(aVertexPosition, 1.0);
	vTextureCoords = aVertexTextureCoords;
	
  }
</script>

<script type="text/javascript">
var gl;
var shaderProgram;
var vertexBuffer;
var indexBuffer;
var textureCoordsBuffer; // буфер координат текстуры

var texture; // переменная для хранения текстуры
var angle = 2.0;//угол вращения в радианах
var zTranslation = -2.0; // смещение по оси Z

var mvMatrix = mat4.create(); 
var pMatrix = mat4.create();

// установка шейдеров
function initShaders() {
	var fragmentShader = getShader(gl.FRAGMENT_SHADER, 'shader-fs');
	var vertexShader = getShader(gl.VERTEX_SHADER, 'shader-vs');

	shaderProgram = gl.createProgram();

	gl.attachShader(shaderProgram, vertexShader);
	gl.attachShader(shaderProgram, fragmentShader);

	gl.linkProgram(shaderProgram);
	 
	if (!gl.getProgramParameter(shaderProgram, gl.LINK_STATUS)) {
		alert("Не удалось установить шейдеры");
	}
	 
	gl.useProgram(shaderProgram);

	shaderProgram.vertexPositionAttribute = gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aVertexPosition");
	gl.enableVertexAttribArray(shaderProgram.vertexPositionAttribute); 
	shaderProgram.vertexTextureAttribute = gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aVertexTextureCoords");
  gl.enableVertexAttribArray(shaderProgram.vertexTextureAttribute);
	
	shaderProgram.MVMatrix = gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uMVMatrix");
    shaderProgram.ProjMatrix = gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uPMatrix");
}
function setMatrixUniforms(){
	gl.uniformMatrix4fv(shaderProgram.ProjMatrix,false, pMatrix);
	gl.uniformMatrix4fv(shaderProgram.MVMatrix, false, mvMatrix);  
} 

function getShader(type,id) {
	var source = document.getElementById(id).innerHTML;

	var shader = gl.createShader(type);
	
	gl.shaderSource(shader, source);

	gl.compileShader(shader);
  
	if (!gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)) {
		alert("Ошибка компиляции шейдера: " + gl.getShaderInfoLog(shader));
		gl.deleteShader(shader);   
		return null;
	}
	return shader;  
}

function initBuffers() {

	var	vertices =[
				// лицевая часть
				-0.5, -0.5, 0.5,
				-0.5, 0.5, 0.5,
				 0.5, 0.5, 0.5,
				 0.5, -0.5, 0.5,
				// задняя часть	
				-0.5, -0.5, -0.5,
				-0.5, 0.5, -0.5,
				 0.5, 0.5, -0.5,
				 0.5, -0.5, -0.5
				 ];
				 
    var indices = [ // лицевая часть
				0, 1, 2, 
				2, 3, 0,
				//нижняя часть
				0, 4, 7, 
				7, 3, 0,
				// левая боковая часть
				0, 1, 5,
				5, 4, 0, 
				// правая боковая часть
				2, 3, 7, 
				7, 6, 2,
				// верхняя часть
				2, 1, 6,
				6, 5, 1,
				// задняя часть
				4, 5, 6,
				6, 7, 4,
			];

  vertexBuffer = gl.createBuffer();
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
  gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(vertices), gl.STATIC_DRAW);
  vertexBuffer.itemSize = 3;

	indexBuffer = gl.createBuffer();
	gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer);
	gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, new Uint16Array(indices), gl.STATIC_DRAW);
	indexBuffer.numberOfItems = indices.length;	
  
  // Координаты текстуры
  var textureCoords = [
				0.0, 0.0,
				0.0, 1.0,
				1.0, 1.0,
				1.0, 0.0,
				
				0.0, 0.0,
				0.0, 1.0,
				1.0, 1.0,
				1.0, 0.0,
				
				 ];
  // Создание буфера координат текстуры
  textureCoordsBuffer = gl.createBuffer();
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, textureCoordsBuffer);
  gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(textureCoords), gl.STATIC_DRAW);
	textureCoordsBuffer.itemSize=2;
}
 
function draw() {    

	gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
	gl.vertexAttribPointer(shaderProgram.vertexPositionAttribute, 
                         vertexBuffer.itemSize, gl.FLOAT, false, 0, 0);

	gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, textureCoordsBuffer);
  gl.vertexAttribPointer(shaderProgram.vertexTextureAttribute,
                         textureCoordsBuffer.itemSize, gl.FLOAT, false, 0, 0);
  gl.activeTexture(gl.TEXTURE0);
  gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
	gl.enable(gl.DEPTH_TEST);
	gl.drawElements(gl.TRIANGLES, indexBuffer.numberOfItems, gl.UNSIGNED_SHORT,0);
	
}
function setupWebGL()
{
	gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); 	
	gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT || gl.DEPTH_BUFFER_BIT); 
	
	gl.viewport(0, 0, gl.viewportWidth, gl.viewportHeight);
	mat4.perspective(pMatrix, 1.04, gl.viewportWidth / gl.viewportHeight, 0.1, 100.0);
	mat4.identity(mvMatrix);
	mat4.translate(mvMatrix,mvMatrix,[0, 0, zTranslation]);
	mat4.rotate(mvMatrix,mvMatrix, angle, [0, 1, 0]);	
}
 
function setTextures(){
	texture = gl.createTexture();
	gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
	var image = new Image();
	 
	image.onload = function() {
	
		handleTextureLoaded(image, texture);
  }
  
   image.src = "brickwall.png";

	shaderProgram.samplerUniform = gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uSampler");
	gl.uniform1i(shaderProgram.samplerUniform, 0);
}
 function handleTextureLoaded(image, texture) {

	gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
    gl.pixelStorei(gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL, true);
    gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, image);
    gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.NEAREST);
    gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.NEAREST);
	gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, null);
}
window.onload=function(){

	var canvas = document.getElementById("canvas3D");
	try {
		gl = canvas.getContext("webgl") || canvas.getContext("experimental-webgl");
	}
	catch(e) {}
  
	  if (!gl) {
		alert("Ваш браузер не поддерживает WebGL");
	  }
	if(gl){
		document.addEventListener('keydown', handleKeyDown, false);
		gl.viewportWidth = canvas.width;
		gl.viewportHeight = canvas.height;

		initShaders();
		initBuffers();		 
		setTextures();
		(function animloop(){
			
			setupWebGL();
			setMatrixUniforms();
			draw(); 
			requestAnimFrame(animloop, canvas);
		})();
	}
}
function handleKeyDown(e){
	switch(e.keyCode)
	{
		case 39:  
			angle+=0.1;
			break;
		case 37: 
			angle-=0.1;
			break;
		case 40: 
			zTranslation+=0.1;
			break;
		case 38: 
			zTranslation-=0.1;
			break;
	}
}
window.requestAnimFrame = (function(){
      return  window.requestAnimationFrame       || 
              window.webkitRequestAnimationFrame || 
              window.mozRequestAnimationFrame    || 
              window.oRequestAnimationFrame      || 
              window.msRequestAnimationFrame     ||
         function(callback, element) {
           return window.setTimeout(callback, 1000/60);
         };
    })();
</script>
</body>
</html>

Тут ничего нового нет: я просто совместил текстурирование с созданием трехмерного объекта. У нас восемь вершин, по которым создается куб. И восемь координат текстуры, которые соответствуют вершинам. Вроде все правильно. Однако, если мы запустим страничку, то можем увидеть не совсем ожидаемые результаты:

Очевидно, что куб текстурирован неправильно. Почему так происходит? Дело в том, что, так как мы определили всего восемь вершин и восемь соответствующих им координат текстур, то и текстурирование идет только для двух сторон куба, образуемых этими восемью вершинами.

Чтобы оттекстурировать остальные стороны куба, нам надо добавить дополнительные вершины и соответствующие им координаты текстуры. Я добавлю вершины и координаты еще для двух боковых сторон, изменив функцию initBuffers следующим образом:

function initBuffers() {

	var	vertices =[
				// лицевая часть
				-0.5, -0.5, 0.5,
				-0.5, 0.5, 0.5,
				 0.5, 0.5, 0.5,
				 0.5, -0.5, 0.5,
				// задняя часть	
				-0.5, -0.5, -0.5,
				-0.5, 0.5, -0.5,
				 0.5, 0.5, -0.5,
				 0.5, -0.5, -0.5,
				 
				 // левая боковая часть
				 -0.5, -0.5, 0.5,
				-0.5, 0.5, 0.5,
				-0.5, 0.5, -0.5,
				-0.5, -0.5, -0.5,
				
				// правая боковая часть
				 0.5, -0.5, 0.5,
				0.5, 0.5, 0.5,
				 0.5, 0.5, -0.5,
				 0.5, -0.5, -0.5
				 ];
				 
    var indices = [ // лицевая часть
				0, 1, 2, 
				2, 3, 0,
				// задняя часть
				4, 5, 6,
				6, 7, 4,
				//левая боковая часть
				8, 9, 10, 
				10, 11, 8,
				// правая боковая часть
				12, 13, 14, 
				14, 15, 12
			];

  vertexBuffer = gl.createBuffer();
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
  gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(vertices), gl.STATIC_DRAW);
  vertexBuffer.itemSize = 3;

	indexBuffer = gl.createBuffer();
	gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer);
	gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, new Uint16Array(indices), gl.STATIC_DRAW);
	indexBuffer.numberOfItems = indices.length;	
  
  // Координаты текстуры
  var textureCoords = [
				0.0, 0.0,
				0.0, 1.0,
				1.0, 1.0,
				1.0, 0.0,
				
				0.0, 0.0,
				0.0, 1.0,
				1.0, 1.0,
				1.0, 0.0,
				
				0.0, 0.0,
				0.0, 1.0,
				1.0, 1.0,
				1.0, 0.0,
				
				0.0, 0.0,
				0.0, 1.0,
				1.0, 1.0,
				1.0, 0.0 
			];
  // Создание буфера координат текстуры
  textureCoordsBuffer = gl.createBuffer();
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, textureCoordsBuffer);
  gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(textureCoords), gl.STATIC_DRAW);
	textureCoordsBuffer.itemSize=2;
}

В принципе мы можем сократить код, так как координаты у нас повторяются, использовав метод push и цикл для добавления координат текстуры:

for (var i=0; i<4; i++) { textureCoords.push(0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 0.0); }

В итоге после определения боковых сторон результат будет несколько иным:

Назад Содержание Вперед

Глава 1. Введение в WebGL
- Что такое WebGL?
- Первая программа на WebGL
Глава 2. Основы работы с WebGL
Глава 3. Шейдеры
Глава 4. Цвета в WebGL
- Установка цвета вершины
Глава 5. Матрицы и создание 3D
Глава 6. Анимация и пользовательский ввод
- Анимация объектов. Вращающийся куб
- Обработка пользовательского ввода
Глава 7. Текстурирование
Глава 8. Освещение

Помощь сайту

Юмани:

410011174743222

Перевод на карту

Номер карты:

4048415020898850