WebGL-Examples/webGLExercise3.html at main · Computer-Graphics-aka-Uniwa/WebGL-Examples · GitHub

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<script src="Libraries/webgl-debug.js"></script>
<script src="Libraries/gl-matrix-min.js">// ΝΕΟ.1: Βιβλιοθήκη διαχείρισης πινάκων</script>

<script id="vShader" type="x-shader/x-vertex">
attribute vec4 aVertexPosition;
attribute vec4 aVertexColor;
uniform mat4 uVerticesTransform; // ΝΕΟ.2: uniform = μια "σταθερά" (δηλ. ίδια τιμή για όλα τα vertices) που θα παραλάβει τον πίνακα του (συνολικού) μετασχηματισμού
varying vec4 vColor;
void main() {
	gl_Position = uVerticesTransform * aVertexPosition; // ΝΕΟ.3: Εφαρμογή του μετασχηματισμού περιστροφής με πολλαπλασιασμό πινάκων
	vColor = aVertexColor;
}
</script>

<script id="fShader" type="x-shader/x-fragment">
precision mediump float;
varying vec4 vColor;
void main() {
	gl_FragColor = vColor;
}
</script>

<script>

var gl;
var canvas;
var shadersProgram;
var vertexPositionAttributePointer;
var vertexColorAttributePointer;
var verticesTransformUniformPointer; // ΝΕΟ.4: Η διεύθυνση του uniform uTransformMatrix
var vertexBuffer;
var colorBuffer;
var totalAngle = 0.0; // ΝΕΟ.5: η μεταβλητή που θα "θυμάται" τη συνολική γωνία περιστροφής
var rotationZMatrix = new Float32Array(16); // ΝΕΟ.6: δήλωση του πίνακα μετασχηματισμού περιστροφής

// ΔΙΚΟΣΑΣ.1: προσθέστε τις δήλωσεις των totalX, totalY που θα θυμούνται τη συνολική μετακίνηση κατά x και y
var totalX = 0.5;
var totalY = 0.0;
// ΔΙΚΟΣΑΣ.2: προσθέστε τη δήλωση ενός πίνακα για το μετασχηματισμό μετακίνησης
var translationMatrix = new Float32Array(16);

function createGLContext(inCanvas) {
	var outContext = null;
	outContext = inCanvas.getContext("webgl");
		if (!outContext)
			outContext = inCanvas.getContext("experimental-webgl");
		if (!outContext)
			alert("WebGL rendering context creation error.");

	return outContext;
}

function createCompileShader(shaderType, shaderSource) {
	var outShader = gl.createShader(shaderType);
	gl.shaderSource(outShader, shaderSource);
	gl.compileShader(outShader);
	if (!gl.getShaderParameter(outShader, gl.COMPILE_STATUS)) {
		alert( "Shader compilation error. " + gl.getShaderInfoLog(outShader) );
		gl.deleteShader(outShader);
		outShader = null;
	}
	return outShader;
}

function initShaders() {
	var vertexShaderSource = document.getElementById("vShader").textContent;
	var fragmentShaderSource = document.getElementById("fShader").textContent;
	var vertexShader = createCompileShader(gl.VERTEX_SHADER, vertexShaderSource);
	var fragmentShader = createCompileShader(gl.FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderSource);
	shadersProgram = gl.createProgram();
	gl.attachShader(shadersProgram, vertexShader);
	gl.attachShader(shadersProgram, fragmentShader);
	gl.linkProgram(shadersProgram);
	if (!gl.getProgramParameter(shadersProgram, gl.LINK_STATUS)) {
		alert("Shaders linking error.");
	}
	gl.useProgram(shadersProgram);
	vertexPositionAttributePointer = 	gl.getAttribLocation(shadersProgram, "aVertexPosition");
	gl.enableVertexAttribArray(vertexPositionAttributePointer);
	vertexColorAttributePointer = gl.getAttribLocation(shadersProgram, "aVertexColor");
	gl.enableVertexAttribArray(vertexColorAttributePointer);

	// ΝΕΟ.7: Βρες και αποθήκευσε στην αντίστοιχη μεταβλητή, τη διεύθυνση του
	// uniform στο shader program το οποίο έχει όνομα το string που δόθηκε σα δεύτερη παράμετρος (αντίστοιχη της getAttribLocation λίγο παραπάνω)
	verticesTransformUniformPointer = gl.getUniformLocation(shadersProgram, "uVerticesTransform");

	// ΔΕ ΧΡΕΙΑΖΕΤΑΙ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΗ enable ΓΙΑ ΤΑ uniforms (δηλ. δε χρειάζεται αντίστοιχη της enableVertexAttribArray)

}

function initBuffers() {
		var triangleVertices = new Float32Array([
 							 0.0,0.5, 0.0, 1.0,
 							 0.5, -0.5, 0.0, 1.0,
							-0.5, -0.5, 0.0, 1.0
							]);
		vertexBuffer = gl.createBuffer();
		gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
		gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, triangleVertices,	gl.STATIC_DRAW);
		vertexBuffer.itemSize = 4;
		vertexBuffer.itemCount = 3;

		var triangleColors = new Float32Array([
					1.0, 0.0, 0.0, 1.0,
					0.0, 1.0, 0.0, 1.0,
					0.0, 0.0, 1.0, 1.0
					]);
		colorBuffer = gl.createBuffer();
		gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);
		gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, triangleColors, gl.STATIC_DRAW);
		colorBuffer.itemSize = 4;
		colorBuffer.itemCount = 3;

}

function drawScene() {
	gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
	gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
	gl.vertexAttribPointer(vertexPositionAttributePointer, vertexBuffer.itemSize, gl.FLOAT, false, 0, 0);
	gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);
	gl.vertexAttribPointer(vertexColorAttributePointer, colorBuffer.itemSize, gl.FLOAT, false, 0, 0);

	var txtStepAngle; // ΝΕΟ.8: Τοπική μεταβλητή για το βήμα γωνίας που δίνει ο χρήστης

	txtStepAngle = document.getElementById("stepAngleTxt").value; // ΝΕΟ.9: Πάρε από το textbox τη γωνία-βήμα που έδωσε ο χρήστης (μορφή text)
	var numStepAngle = parseFloat(txtStepAngle);// ΝΕΟ.10: Μετάτρεψέ τη σε αριθμό
	numStepAngle = numStepAngle*Math.PI/180.0; // ΝΕΟ.11: Με τη βοήθεια της συνάρτησης βιβλιοθήκης μετάτρεψε το βήμα της γωνίας σε ακτίνια (υποθέτουμε ότι ο χρήστης δίνει μοίρες):
		// 180 μοίρες	-> Math.PI
		// numStepAngle	->    ?
	totalAngle += numStepAngle; // ΝΕΟ.12: Ενημέρωσε τη συνολική γωνία περιστροφής (αύξηση κατά το βήμα που έδωσε ο χρήστης)
	glMatrix.mat4.fromZRotation(rotationZMatrix, totalAngle ); // ΝΕΟ.13: Με τη βοήθεια της
	// βιβλιοθήκης, δημιούργησε πίνακα περιστροφής γύρω από τον z, κατά γωνία totalAngle
	console.log(rotationZMatrix);
	// Δείτε στην κονσόλα το περιεχόμενο του πίνακα περιστροφής: είναι αποθηκευμένος ανά γραμμή ή ανά στήλη;

	// ΔΙΚΟΣΑΣ.3 Προσθέστε τις αντίστοιχες εντολές των ΝΕΟ.8, NEO.9, ΝΕΟ.10, ΝΕΟ.12 για υπολογισμό της συνολικής μετακίνησης ως προς x
	var txtMoveX;
	txtMoveX = document.getElementById("moveX").value;
	var moveX = parseFloat(txtMoveX);
	totalX += moveX;

	// ΔΙΚΟΣΑΣ.4 Προσθέστε τις αντίστοιχες εντολές των ΝΕΟ.8, NEO.9, ΝΕΟ.10, ΝΕΟ.12 για υπολογισμό της συνολικής μετακίνησης ως προς y
	var txtMoveY;
	txtMoveY = document.getElementById("moveY").value;
	var moveY = parseFloat(txtMoveY);
	totalY += moveY;

	// ΔΙΚΟΣΑΣ.5 Παρόμοια με την ΝΕΟ.13, χρησιμοποιήστε τη συνάρτηση της βιβλιοθήκης πινάκων
	// fromTranslation για να δημιουργήσετε τον πίνακα μετασχηματισμού μετακίνησης.
	// Δείτε τις παραμέτρους της συνάρτησης στην τεκμηρίωση της βιβλιοθήκης πινάκων:
	// https://glmatrix.net/docs/index.html (δείτε εκεί, στο module mat4, τη μέθοδο fromTranslation)
	// Για τη δεύτερη παράμετρο της μεθόδου, την v, δώστε την τριάδα που δείχνει τη μετακίνηση κατά x, κατά y και κατά z:
	// [totalX, totalY, 0]
	glMatrix.mat4.fromTranslation(translationMatrix, [totalX, totalY, 0]);

	// ΔΙΚΟΣΑΣ.6 Δηλώστε τοπικά έναν πίνακα finalM, όπως δηλώθηκε η rotationZMatrix, για το γινόμενο των δύο πινάκων
	var finalM = new Float32Array(16);

	// ΔΙΚΟΣΑΣ.7 Αποθηκεύστε στον finalM το γινόμενό των δύο μετασχηματισμών, υπολογίζοντάς το με τη βοήθεια της μεθόδου multiply της βιβλιοθήκης
	//glMatrix.mat4.multiply(finalM, rotationZMatrix, translationMatrix); // Το τρίγωνο κάνει περιστροφή αριστερόστροφα
	glMatrix.mat4.multiply(finalM, translationMatrix, rotationZMatrix);   // Το τρίγωνο κάνει περιστροφή δεξιόστροφα γύρω άπο τον άξονα του


	// ΔΙΚΟΣΑΣ.8 Αντικαταστήστε στην παρακάτω (ΝΕΟ.14) εντολή τον rotationZMatrix με τον πίνακα που περιέχει το γινόμενο
	gl.uniformMatrix4fv(verticesTransformUniformPointer, false, finalM); // ΝΕΟ.14: Τάισε τον πίνακα στο αντίστοιχο uniform
	// Σε αντίθεση με τα attributes, δε χρειάζεται να μεσολαβήσει buffer για να μεταφερθεί η πληροφορία από τον πίνακα στο uniform


	gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, vertexBuffer.itemCount);
}

 	function main() {
		minDimension = Math.min(window.innerHeight, window.innerWidth);
		canvas = document.getElementById("sceneCanvas");
		canvas.width = 0.9*minDimension;
		canvas.height = 0.9*minDimension;
		gl = WebGLDebugUtils.makeDebugContext(createGLContext(canvas));
		initShaders();
		initBuffers();
		gl.clearColor(0.5, 0.5, 0.5, 1.0);
		gl.viewport(0, 0, gl.drawingBufferWidth, gl.drawingBufferHeight);
 		drawScene();
 	}
 </script>

 </head>

<body onload="main()">
<canvas id="sceneCanvas">
</canvas>
<p>
<!-- ΝΕΟ.0.1 Text box για βήμα γωνίας περιστροφής -->
Βήμα γωνίας περιστροφής:<input type="text" id="stepAngleTxt" value="0" autocomplete="off">

<!-- ΔΙΚΟΣΑΣ.0 Προσθέστε δύο text boxes για το βήμα μετακίνησης ως προς x και y αντίστοιχα -->
Μετακίνηση ως προς x:<input type="text" id="moveX" value="0" autocomplete="off">
Μετακίνηση ως προς y:<input type="text" id="moveY" value="0" autocomplete="off">

<!-- ΝΕΟ.0.2 Κουμπί για επανασχεδίαση της σκηνής (κλήση της drawScene) -->
<button id="drawSceneButton" onclick="drawScene()">Ξανασχεδίασε!</button>
</p>
</body>
 </html>

<!-- ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΕΙΣ ΚΑΙ ΣΥΝΘΕΤΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΣΤΙΣ 2 ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ

Ο παραπάνω κώδικας περιέχει ένα text box, όπου ο χρήστης ορίζει το βήμα της γωνίας περιστροφής, κι ένα κουμπί, με το οποίο ο χρήστης επανασχεδιάζει τη σκηνή (λαμβάνοντας υπόψη το τρέχον βήμα περιστροφής).

===== Βήμα 0. (Read-only) =====
Εκτελέστε τον κώδικα για να δείτε τη λειτουργία του και ακολουθήστε τα ΝΕΟ. για να δείτε τις σχετικές αλλαγές.

===== Βήμα 1. =====
Προσθέστε όλες τις απαραίτητες εντολές (ακολουθώντας τα ΔΙΚΟΣΑΣ.) ώστε να προσθέσετε δύο text boxes για μετακίνηση ως προς x και ως προς y και να τα αξιοποιήσετε
για την εφαρμογή σύνθετου μετασχηματισμού (περιστροφή και μετακίνηση) στο τρίγωνο.

===== Βήμα 2. =====
2α) Δώστε αρχικη τιμή στο totalX = 0.5 και στο totalΥ = 0.
2β) Τρέξτε τον κώδικα στον browser δώστε βήμα περιστροφής 10 και βήμα μετακίνησης ως προς x 0
	και ως προς y 0 (ώστε να παραμένει για μετακίνηση μόνο το αρχικό totalX = 0.5) και παρατηρήστε το αποτέλεσμα.
2γ) Στη συνέχεια, ΑΝΤΙΣΤΡΕΨΤΕ ΤΗ ΣΕΙΡΑ ΤΩΝ ΠΙΝΑΚΩΝ ΣΤΟ ΓΙΝΟΜΕΝΟ (γραμμή 164) και τρέξτε πάλι τον κώδικα, με τις ίδιες εισόδους
	(βήμα περιστροφής 10, βήματα μετακίνησης 0).
	Δείτε τη διαφορά στο οπτικό αποτέλεσμα που οφείλεται στη σειρά εφαρμογής των στοιχειωδών μετασχηματισμών μετακίνησης και περιστροφής.

===== Βήμα 3. =====
Προσθέστε όλα τα απαραίτητα (textboxes, μεταβλητές, κλπ.) για προσθήκη και μετασχηματισμού κλιμάκωσης.
Πειραματιστείτε με διαφορετικές τιμές και σειρές στο γινόμενο των (τριών πια) στοιχειωδών μετασχηματισμών.