[WebGL入門]十二，模型資料和頂點屬性

lufy發表於2014-08-06
Web模型

注：文章譯自http://wgld.org/，原作者杉本雅広(doxas)，文章中如果有我的額外說明，我會加上［lufy：］，另外，鄙人webgl研究還不夠深入，一些專業詞語，如果翻譯有誤，歡迎大家指正。


頂點屬性的意思

上次的文章中，介紹了一下從著色器的生成，編譯，到程式物件的生成和著色器的連線。這次，簡單的說一下模型資料的定義和頂點屬性的處理。另外，介紹一下根據模型資料生成VBO的方法。
VBO的使用要比生成難理解一些，但是不要擔心，後面會慢慢說明。
接下來看一下頂點屬性。
頂點屬性，說的簡單點，就是頂點包含的各種元素。WebGL中，頂點至少要包含的元素是位置情報，這個之前已經說過很多遍了。
頂點是三維空間中的任意一個點，所以一定要有位置情報，如果沒有位置情報，則無法在三維空間中定義這個點，因為每個點都不一樣，所以位置情報是必須的。lufy：感覺好羅嗦啊，作者是為了強調吧，可是真的好羅嗦啊，好羅嗦啊，囉嗦啊，嗦啊，啊.....
但是，頂點裡還有可能包含其他屬性，舉個例子來說的話，比如頂點的顏色等等。根據頂點的顏色屬性，來對多邊形進行著色，或者透明等各種各樣的處理。
另外的，還有頂點的法線，紋理座標等相關的情報，這些都可以在頂點屬性中自由的定義。DirectX中根據所謂的頂點格式來實現這些，但是在WebGL中頂點的各種屬性都可以定義在頂點屬性中。

頂點屬性和VBO

既然頂點屬性是可以自由定義的，那麼具體應該如何來實現呢？
看過以前的文章的話，應該知道頂點屬性的個數和生成VBO的個數是一致的，如果頂點中有三個屬性，那麼就需要三個VBO，因為頂點屬性必須通過VBO來傳給頂點著色器。VBO也叫做頂點快取，和它的名字一樣，就是將頂點相關的情報快取起來。頂點屬性和VBO一對一進行分配，然後傳給頂點著色器。
為了生成VBO，首先準備好和頂點個數相對應的矩陣，這裡用的就是普通的javascript陣列，當然Array物件也可以，但是不可以使用關聯陣列，要使用一維陣列。
舉個例子，由三個頂點定義多邊形的時候，寫成下面這樣。

>儲存模型資料的陣列的例子

var vertex_position = [
    // X,   Y,   Z
     0.0, 1.0, 0.0,
     1.0, 0.0, 0.0,
    -1.0, 0.0, 0.0
];
為了讓大家看的更容易些，中間加了換行，可以看到這是一個一維陣列，包含有9個元素，三個頂點都分別包含了X，Y，Z的座標，頂點數x要素的數，就是3x3=9，所以陣列中元素的個數是9。

VBO的生成

用矩陣準備好頂點資料之後，就可以使用這個矩陣來生成VBO了，生成VBO的時候使用WebGL的createBuffer函式，這個函式就是用來生成快取的。但是這個函式並不是用來直接生成VBO的，它只是生成了一個快取物件，根據它裡面儲存的內容不同，用途也是不用的。
要操作快取，首先必須跟WebGL進行繫結，就是說，要向“快取”這個“光碟”中寫入資料的時候，必須連線到WebGL這個“光碟機”上。
繫結了快取之後，使用bufferData函式來向快取中寫入資料，把這些處理寫成一個函式，就是下面這樣。

>生成VBO的函式

function create_vbo(data){
    // 生成快取物件
    var vbo = gl.createBuffer();
    
    // 繫結快取
    gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vbo);
    
    // 向快取中寫入資料
    gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(data), gl.STATIC_DRAW);
    
    // 將繫結的快取設為無效
    gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, null);
    
    // 返回生成的VBO
    return vbo;
}
這個函式，接受一個矩陣作為引數，最後返回生成的VBO。首先使用createBuffer生成快取物件，接著繫結快取，然後寫入資料。
繫結快取的時候使用bindBuffer函式，這個函式有兩個引數，第一個引數是快取的型別，第二個引數是指定快取物件。將第一個引數指定為gl.ARRAY_BUFFER就可以生成VBO。
另外，bufferData函式的第二個引數中出現的Float32Array物件，是javascript的型別陣列，和一般的Array物件類似，是處理浮點型小數的時候使用的陣列物件。3D世界裡小數的精確度非常重要，所以使用型別陣列來傳遞資料。而第三個引數中的gl.STATIC_DRAW這個常量，定義了這個快取中內容的更新頻率。VBO的話，模型資料基本上就是直接這麼反覆用，所以使用這個常量。
可以繫結WebGL的快取，一次只能繫結一個，所以要操作其他的快取的時候，必須要繫結相應的快取。所以在函式的最後，再次使用bindBuffer函式，設定第二個引數為null，來將上次的繫結無效化，這是為了防止WebGL中的快取一致保留，而出現和預想不一致的情況。

總結

頂點中的屬性是由程式設計師來自由新增的，需要的VBO的個數就是新增的屬性個數。
頂點屬性的各個資料，使用純粹的一維陣列，當然，陣列的元素個數要根據想要繪製的頂點個數來定義。
生成VBO的時候，首先要把快取繫結到WebGL，然後相應的資料，要轉換為相應的型別，然後使用指定的常量來寫入資料。而為了避免預想之外的錯誤發生，資料寫入結束之後，要將WebGL中繫結的快取無效化。
這樣，一連串的處理之後，模型資料就可以被頂點著色器利用了。下一回以後，說一下將VBO傳給著色器的步驟，首先先把VBO的準備部分好好理解一下吧。


下次，說一下如何準備座標變換矩陣。


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