解釋基本的3D理論

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3D 本質上是關于 3D 空間中形狀的表示，并使用坐標系來計算它們的位置。

WebGL 使用右側坐標系 — 軸指向右側，軸指向上方，軸指向屏幕外，如上圖所示。xyz

使用頂點構建不同類型的對象。頂點是空間中的一個點，在坐標系中具有自己的 3D 位置，通常是定義它的一些附加信息。每個頂點都由以下屬性描述：

• 位置：在 3D 空間中標識它 （、、）。xyz

• 顏色：保存 RGBA 值（R、G 和 B 表示紅色、綠色和藍色通道，alpha 表示透明度 — 所有值的范圍從 到 ）。0.01.0

• 正常：一種描述頂點朝向的方法。

• 紋理：頂點可用于裝飾其所屬表面的 2D 圖像，而不是簡單的顏色。

您可以使用此信息構建幾何圖形 — 下面是一個立方體示例：

給定形狀的面是頂點之間的平面。例如，立方體有 8 個不同的頂點（空間中的點）和 6 個不同的面，每個面由 4 個頂點構成。法線定義面部的方向。此外，通過連接點，我們正在創(chuàng)建立方體的邊緣。幾何體是從頂點和面構建的，而材質是紋理，它使用顏色或圖像。如果我們將幾何體與材料連接起來，我們將得到一個網(wǎng)格。

渲染管線是準備圖像并將其輸出到屏幕上的過程。圖形渲染管道采用從使用頂點描述的基元構建的 3D 對象，應用處理，計算片段并將其作為像素在 2D 屏幕上呈現(xiàn)。

上圖中使用的術語如下：

• 基元：管道的輸入 — 它由頂點構建，可以是三角形、點或線。

• 片段：像素的 3D 投影，具有與像素相同的所有屬性。

• 像素：屏幕上排列在 2D 網(wǎng)格中的點，具有 RGBA 顏色。

頂點和片段處理是可編程的 — 您可以編寫自己的著色器來操作輸出。

頂點處理是將有關各個頂點的信息組合成基元，并在 3D 空間中設置它們的坐標以供查看者查看。這就像拍攝您準備的給定風景的照片一樣 - 您必須首先放置對象，配置相機，然后拍攝。

這種處理有四個階段：第一個階段涉及排列世界中的對象，稱為模型轉換。然后是視圖轉換，負責在3D空間中定位和設置相機的方向。攝像機有三個參數(shù) - 位置、方向和方向 - 必須為新創(chuàng)建的場景定義。

然后，投影變換（也稱為****變換）定義相機設置。它設置了攝像機可以看到的內(nèi)容——配置包括視野、縱橫比和可選的近平面和遠平面。閱讀三.js文章中的相機段落以了解這些內(nèi)容。

最后一步是視口轉換，它涉及輸出渲染管線中下一步的所有內(nèi)容。

柵格化將基元（連接的折點）轉換為一組片段。

這些片段（即 3D 像素的 2D 投影）與像素網(wǎng)格對齊，因此最終它們可以在輸出合并階段作為像素打印在 2D 屏幕顯示器上。

片段處理側重于紋理和照明——它根據(jù)給定的參數(shù)計算最終顏色。

紋理是在 2D 空間中使用的 3D 圖像，用于使對象看起來更好、更逼真。紋理由稱為紋素的單個紋理元素組合而成，就像圖片元素從像素組合一樣。在渲染管線的片段處理階段將紋理應用于對象，允許我們在必要時通過包裝和過濾來調整它。

紋理包裝允許我們在 2D 對象周圍重復 3D 圖像。當原始分辨率或紋理圖像與顯示的片段不同時，將應用紋理過濾 - 它將相應地縮小或放大。

我們在屏幕上看到的顏色是光源與物體材質的表面顏色相互作用的結果。光可能會被吸收或反射。在WebGL中實現(xiàn)的標準Phong照明模型有四種基本類型的照明：

• 漫反射：遙遠的定向光，如太陽。

• 鏡面反射：一個光點，就像房間里的燈泡或手電筒一樣。

• 環(huán)境：常光應用于場景中的所有內(nèi)容。

• 自發(fā)光：物體直接發(fā)出的光。

在輸出操作階段，來自 3D 空間的所有基元片段都轉換為像素的 2D 網(wǎng)格，然后在屏幕顯示器上打印出來。

在輸出合并期間，還會應用一些處理來忽略不需要的信息 - 例如，不會計算屏幕外部或其他對象后面的對象的參數(shù)，因此不可見。

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