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本文我们在 上篇文章:【WebGL实战】2. 给2D图形上色：颜色值应该如何传递给着色器？ 的基础上，让矩形旋转起来。通过本文，我们将学会如何改变矩形的旋转角度，以及如何实现一个简单的动画效果。
参考：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/WebGL_API/Tutorial/Animating_objects_with_WebGL
0. 如何改变矩形的旋转角度
改变矩形的位置和旋转角度，是通过模型矩阵来实现的。之前的代码，我们的模型矩阵只是将模型进行了平移操作，并没有进行旋转操作。
mat4.translate(
modelViewMatrix, // destination matrix
modelViewMatrix, // matrix to translate
[-0.0, 0.0, -6.0]
); // amount to translate
现在，我们增加一个旋转角度，通过 mat4.rotate 函数来实现。rotate 的第三个参数为旋转的角度（弧度），这里我们给一个0.78，大概是45°。第四个参数是沿哪个轴旋转，这里我们选择[0, 0, 1]，沿z轴旋转。z轴是垂直于屏幕的方向。
mat4.rotate(
modelViewMatrix, // destination matrix
modelViewMatrix, // matrix to rotate
0.78, // amount to rotate in radians
[0, 0, 1]
); // axis to rotate around
加入旋转后，运行代码，结果如下：
可以看到，矩形的旋转角度已经变成45°了。我们通过改变第三个参数值，也就能改变矩形的旋转角度。
所以，我们作以下改造：
（1）定义一个变量来存储这个旋转角度
let squareRotation = 0.0;
（2）旋转矩阵中将这个变量作为第三个参数
mat4.rotate(
modelViewMatrix, // destination matrix
modelViewMatrix, // matrix to rotate
squareRotation, // amount to rotate in radians
[0, 0, 1]
); // axis to rotate around
（3）传递这个 squareRotation 值给 drawScene
function drawScene(gl, programInfo, buffers, squareRotation)
squareRotation 值的计算，也是下面实现动画的关键。
1. 如何实现一个简单的动画效果
实现动画效果的思路很简单，就是每隔一段时间，改变矩形的旋转角度。当这个间隔足够小，就能实现比较流畅的动画效果。
（1）我们以时间间隔来作为变量，来计算旋转角度。
let deltaTime = 0;
......
now *= 0.001; // convert to seconds
deltaTime = now - then;
then = now;
......
squareRotation += deltaTime;
（2）接下来，就是让上面这个变量的计算循环起来
let then = 0;
// Draw the scene repeatedly
function render(now) {
now *= 0.001; // convert to seconds
deltaTime = now - then;
then = now;
drawScene(gl, programInfo, buffers, squareRotation);
squareRotation += deltaTime;
requestAnimationFrame(render);
}
requestAnimationFrame(render);
requestAnimationFrame 是一个浏览器提供的 API，它告诉浏览器你希望执行一个动画，并请求浏览器在下次重绘之前调用指定的函数来更新动画。这使得动画的渲染与浏览器的绘制循环同步，有助于实现平滑的动画效果。
使用 requestAnimationFrame 而不是 setTimeout 或 setInterval 的主要优势在于，它更精确地控制了动画的帧率，并考虑了页面的可见性、设备性能和其他可能影响渲染性能的因素。例如，如果页面被最小化或标签页被切换，浏览器可能会暂停或降低 requestAnimationFrame 的调用频率以节省资源。
2. 完整代码
完整js代码如下：
let squareRotation = 0.0;
let deltaTime = 0;
main();
// 从这里开始
function main() {
const canvas = document.querySelector("#glcanvas");
// 初始化 WebGL 上下文
const gl = canvas.getContext("webgl");
// 确认 WebGL 支持性
if (!gl) {
alert("无法初始化 WebGL，你的浏览器、操作系统或硬件等可能不支持 WebGL。");
return;
}
gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
const vsSource = `
attribute vec4 aVertexPosition;
attribute vec4 aVertexColor;
uniform mat4 uModelViewMatrix;
uniform mat4 uProjectionMatrix;
varying lowp vec4 vColor;
void main() {
gl_Position = uProjectionMatrix * uModelViewMatrix * aVertexPosition;
vColor = aVertexColor;
}
`;
const fsSource = `
varying lowp vec4 vColor;
void main() {
gl_FragColor = vColor;
}
`;
const shaderProgram = initShaderProgram(gl, vsSource, fsSource);
const programInfo = {
program: shaderProgram,
attribLocations: {
vertexPosition: gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aVertexPosition"),
vertexColor: gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aVertexColor"),
},
uniformLocations: {
projectionMatrix: gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uProjectionMatrix"),
modelViewMatrix: gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uModelViewMatrix"),
},
};
const buffers = initBuffers(gl);
let then = 0;
// Draw the scene repeatedly
function render(now) {
now *= 0.001; // convert to seconds
deltaTime = now - then;
then = now;
drawScene(gl, programInfo, buffers, squareRotation);
squareRotation += deltaTime;
requestAnimationFrame(render);
}
requestAnimationFrame(render);
}
function initShaderProgram(gl, vsSource, fsSource) {
const vertexShader = loadShader(gl, gl.VERTEX_SHADER, vsSource);
const fragmentShader = loadShader(gl, gl.FRAGMENT_SHADER, fsSource);
const shaderProgram = gl.createProgram();
gl.attachShader(shaderProgram, vertexShader);
gl.attachShader(shaderProgram, fragmentShader);
gl.linkProgram(shaderProgram);
if (!gl.getProgramParameter(shaderProgram, gl.LINK_STATUS)) {
alert(
`Unable to initialize the shader program: ${gl.getProgramInfoLog(
shaderProgram
)}`
);
return null;
}
return shaderProgram;
}
function loadShader(gl, type, source) {
const shader = gl.createShader(type);
gl.shaderSource(shader, source);
gl.compileShader(shader);
if (!gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)) {
alert(
`An error occurred compiling the shaders: ${gl.getShaderInfoLog(shader)}`
);
gl.deleteShader(shader);
return null;
}
return shader;
}
function initBuffers(gl) {
const positionBuffer = initPositionBuffer(gl);
const colorBuffer = initColorBuffer(gl);
return {
position: positionBuffer,
color: colorBuffer,
};
}
function initColorBuffer(gl) {
const colors = [
1.0,
1.0,
1.0,
1.0, // 白
1.0,
0.0,
0.0,
1.0, // 红
0.0,
1.0,
0.0,
1.0, // 绿
0.0,
0.0,
1.0,
1.0, // 蓝
];
const colorBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(colors), gl.STATIC_DRAW);
return colorBuffer;
}
function initPositionBuffer(gl) {
const positionBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
const positions = [1.0, 1.0, -1.0, 1.0, 1.0, -1.0, -1.0, -1.0];
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(positions), gl.STATIC_DRAW);
return positionBuffer;
}
function drawScene(gl, programInfo, buffers, squareRotation) {
gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
gl.clearDepth(1.0);
gl.enable(gl.DEPTH_TEST);
gl.depthFunc(gl.LEQUAL);
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
const fieldOfView = (45 * Math.PI) / 180; // in radians
const aspect = gl.canvas.clientWidth / gl.canvas.clientHeight;
const zNear = 0.1;
const zFar = 100.0;
const projectionMatrix = mat4.create();
mat4.perspective(projectionMatrix, fieldOfView, aspect, zNear, zFar);
const modelViewMatrix = mat4.create();
mat4.translate(
modelViewMatrix,
modelViewMatrix,
[-0.0, 0.0, -6.0]
);
mat4.rotate(
modelViewMatrix,
modelViewMatrix,
squareRotation,
[0, 0, 1]
);
setPositionAttribute(gl, buffers, programInfo);
setColorAttribute(gl, buffers, programInfo);
gl.useProgram(programInfo.program);
gl.uniformMatrix4fv(
programInfo.uniformLocations.projectionMatrix,
false,
projectionMatrix
);
gl.uniformMatrix4fv(
programInfo.uniformLocations.modelViewMatrix,
false,
modelViewMatrix
);
{
const offset = 0;
const vertexCount = 4;
gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, offset, vertexCount);
}
}
function setPositionAttribute(gl, buffers, programInfo) {
const numComponents = 2;
const type = gl.FLOAT;
const normalize = false;
const stride = 0;
const offset = 0;
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, buffers.position);
gl.vertexAttribPointer(
programInfo.attribLocations.vertexPosition,
numComponents,
type,
normalize,
stride,
offset
);
gl.enableVertexAttribArray(programInfo.attribLocations.vertexPosition);
}
function setColorAttribute(gl, buffers, programInfo) {
const numComponents = 4;
const type = gl.FLOAT;
const normalize = false;
const stride = 0;
const offset = 0;
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, buffers.color);
gl.vertexAttribPointer(
programInfo.attribLocations.vertexColor,
numComponents,
type,
normalize,
stride,
offset,
);
gl.enableVertexAttribArray(programInfo.attribLocations.vertexColor);
}
运行结果截图：
3. 总结
本文我们主要让矩形旋转了起来，首先是如何让矩形旋转，然后是如何实现一个简单的动画（循环）。
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