三角形图元的三种类型
在WebGL中,三角形是最基本的图元之一,但你知道吗?三角形有三种不同的绘制模式,每种都有其独特用途:
1. 基本三角形(TRIANGLES)
这是最常用的三角形绘制方式。每3个顶点构成一个独立的三角形,互不干扰。
javascript
// 6个顶点绘制2个三角形
// [v1, v2, v3] 构成第一个三角形
// [v4, v5, v6] 构成第二个三角形
gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 6); // 绘制2个三角形
绘制三角形数量 = 顶点数 ÷ 3
2. 三角带(TRIANGLE_STRIP)
相邻的三角形共享边,效率更高。
javascript
// 6个顶点可以绘制4个三角形
// [v1, v2, v3], [v3, v2, v4], [v3, v4, v5], [v5, v4, v6]
gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, 0, 6); // 绘制4个三角形
绘制三角形数量 = 顶点数 - 2
3. 三角扇(TRIANGLE_FAN)
所有三角形都以第一个顶点为公共顶点。
javascript
// 适用于绘制扇形或圆形
gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_FAN, 0, 6); // 绘制4个三角形
绘制三角形数量 = 顶点数 - 2
绘制固定三角形
让我们从最简单的固定三角形开始:
着色器程序
顶点着色器:
glsl
// 设置浮点数据类型为中级精度
precision mediump float;
// 接收顶点坐标 (x, y)
attribute vec2 a_Position;
void main(){
gl_Position = vec4(a_Position, 0, 1);
}
片元着色器:
glsl
// 设置浮点数据类型为中级精度
precision mediump float;
// 接收 JavaScript 传过来的颜色值(rgba)
uniform vec4 u_Color;
void main(){
vec4 color = u_Color / vec4(255, 255, 255, 1);
gl_FragColor = color;
}
JavaScript核心代码
javascript
// 定义三角形的三个顶点(右下角、左上角、左下角)
var positions = [1, 0, 0, 1, 0, 0]; // 每两个数字代表一个顶点的x、y坐标
// 获取着色器变量位置
var a_Position = gl.getAttribLocation(program, 'a_Position');
var u_Color = gl.getUniformLocation(program, 'u_Color');
// 创建缓冲区
var buffer = gl.createBuffer();
// 绑定缓冲区为当前操作对象
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, buffer);
// 将顶点数据写入缓冲区
// 注意:必须使用类型化数组(Float32Array)传递给WebGL
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(positions), gl.STATIC_DRAW);
// 启用顶点属性
gl.enableVertexAttribArray(a_Position);
// 配置顶点属性如何从缓冲区读取数据
var size = 2; // 每次读取2个数据(x, y)
var type = gl.FLOAT; // 数据类型为浮点型
var normalize = false; // 不需要标准化
var stride = 0; // 步长为0,表示数据连续存放
var offset = 0; // 从缓冲区开始位置读取
gl.vertexAttribPointer(a_Position, size, type, normalize, stride, offset);
// 设置颜色并绘制
gl.uniform4f(u_Color, 255, 0, 0, 255); // 设置为红色
// 绘制三角形
gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3); // 绘制3个顶点,即1个三角形
缓冲区操作详解
WebGL中的缓冲区是向GPU传递数据的关键工具,以下是其工作流程:
1. 创建和绑定缓冲区
javascript
// 创建缓冲区对象
var buffer = gl.createBuffer();
// 将缓冲区绑定到ARRAY_BUFFER目标
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, buffer);
2. 向缓冲区写入数据
javascript
// 使用类型化数组确保数据格式正确
var typedArray = new Float32Array([x1, y1, x2, y2, x3, y3]);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, typedArray, gl.STATIC_DRAW);
3. 配置顶点属性指针
javascript
gl.enableVertexAttribArray(attributeLocation);
gl.vertexAttribPointer(
attributeLocation, // attribute变量位置
size, // 每个顶点包含的分量数(2=x,y; 3=x,y,z)
type, // 数据类型
normalize, // 是否标准化
stride, // 步长
offset // 偏移量
);
重要提示: WebGL要求强类型数据,JavaScript中的普通数组必须转换为类型化数组(如Float32Array)才能传递给GPU。
动态绘制三角形
现在让我们实现一个交互式功能:点击三次鼠标绘制一个三角形。

增强版顶点着色器
glsl
// 设置浮点数精度为中等精度
precision mediump float;
// 接收顶点坐标 (x, y)
attribute vec2 a_Position;
// 接收 canvas 的尺寸(width, height)
attribute vec2 a_Screen_Size;
void main(){
// 将canvas坐标转换为NDC坐标(-1到1的范围)
vec2 position = (a_Position / a_Screen_Size) * 2.0 - 1.0;
position = position * vec2(1.0, -1.0); // 翻转Y轴
gl_Position = vec4(position, 0, 1);
}
交互式JavaScript实现
javascript
// 存储点击位置的数组
var positions = [];
// 绑定鼠标点击事件
canvas.addEventListener('mouseup', function(e) {
var x = e.offsetX; // 相对于canvas的X坐标
var y = e.offsetHeight - e.offsetY; // 转换Y坐标系统
positions.push(x, y);
// 当顶点数是6的倍数时(即3个点),绘制一个三角形
if (positions.length % 6 === 0) {
// 更新缓冲区数据
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, buffer);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(positions), gl.DYNAMIC_DRAW);
// 重新绘制所有三角形
redraw();
}
});
function redraw() {
// 清空画布
gl.clearColor(0, 0, 0, 1.0);
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
// 绘制所有三角形
gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, positions.length / 2);
}
核心概念总结
缓冲区操作流程
gl.createBuffer()- 创建缓冲区对象gl.bindBuffer()- 绑定为当前操作缓冲区gl.bufferData()- 向缓冲区写入数据gl.enableVertexAttribArray()- 启用顶点属性gl.vertexAttribPointer()- 配置属性读取方式gl.drawArrays()- 执行绘制
类型化数组的重要性
- JavaScript普通数组无法直接传递给WebGL
- 必须使用Float32Array等类型化数组
- 确保数据格式与GPU要求一致
坐标转换
- Canvas坐标系:左上角(0,0),Y轴向下
- WebGL坐标系:中心(0,0),Y轴向上
- 需要进行坐标转换才能正确显示
掌握了三角形绘制和缓冲区操作,你就迈出了WebGL高级渲染的第一步!接下来可以尝试绘制更多有趣的图形。