一起学 WebGL：坐标系

WebGL 的世界坐标系使用右手坐标系，当然坐标系可以通过矩阵计算进行转换，理论上你可以使用任何你想要的坐标系。

大家好，我是前端西瓜哥，今天我们来学习 WebGL。

WebGL 的世界坐标系是三维的。默认使用笛卡尔坐标系的右手坐标系，满足右手定则，即 x 轴向右，y 轴向上，z 轴向着观察者，原点位于画布中心。

然后是比较微妙的东西是坐标值，使用的是百分比。

比如对于 x 维度，取值范围为[-1, 1]。比如 -1 表示在屏幕的最左侧，1 表示在屏幕的最右侧，0 则是在原点，0.5 表示在 x 正半轴的 1/2 处。其他维度同理。

demo

下面提供绘制一个红色点的 demo。

https://codesandbox.io/s/wloptf?file=/index.js

修改代码开头的 x、y、z 坐标值，体验不同坐标的绘制效果。

/**
 * wegbl 绘制一个点
 */

/** @type {HTMLCanvasElement} */
const canvas = document.querySelector("canvas");
const gl = canvas.getContext("webgl");

const x = 0;
const y = 0;
const z = 0; // 因为没有引入透视矩阵，所以设置 y 没啥效果

const vertexShaderSrc = `
void main() {
 gl_Position = vec4(${x.toFixed(1)}, ${y.toFixed(1)}, ${z.toFixed(1)}, 1.0);
 gl_PointSize = 10.0;
}
`;

const fragmentShaderSrc = `
void main() {
  gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}
`;

/**** 渲染器生成处理 ****/
// 创建顶点渲染器
const vertexShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
gl.shaderSource(vertexShader, vertexShaderSrc);
gl.compileShader(vertexShader);
// 创建片元渲染器
const fragmentShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
gl.shaderSource(fragmentShader, fragmentShaderSrc);
gl.compileShader(fragmentShader);
// 程序对象
const program = gl.createProgram();
gl.attachShader(program, vertexShader);
gl.attachShader(program, fragmentShader);
gl.linkProgram(program);
gl.useProgram(program);
gl.program = program;

/** 画布绘制 **/
// 清空画布，并指定颜色
gl.clearColor(0, 0, 0, 1);
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
// 绘制点
gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1);

效果是：

浏览器坐标转 WebGL 坐标

浏览器上的点击事件，其坐标位置（e.clientX 和 e.clientY）使用的坐标系系统和 WebGL 不同。该坐标系的原点位于左上角，x 向右，但 y 是向下的。

所以如果希望光标的位置，在视觉上能够对应上 WebGL 的同一个地方，我们需要做一个坐标转换（这里假设 Canvas 左上角和网页左上角在一个位置）。

const newX = (x - canvas.height / 2) / (canvas.height / 2);
const newY = (canvas.width / 2 - y) / (canvas.width / 2);

思路是将坐标移动到画布中心，如果轴向反了，取反，然后再除以画布尺寸的一半，得到一个百分比值。

结尾

WebGL 的世界坐标系使用右手坐标系，当然坐标系可以通过矩阵计算进行转换，理论上你可以使用任何你想要的坐标系。本文讲了浏览器的坐标系，我们还有纹理坐标系，图片坐标系等坐标系，绘制到 WebGL 画布上需要做一层转换，以后再讲解。