使用WebGL从零构建三维地球

"WebGL是Web图形库，用于在HTML5 Canvas中渲染交互式2D和3D图形，无需插件。本教程聚焦于使用WebGL绘制三维地球，通过理解和运用基本的数学知识以及Three.js库，来创建一个逼真的3D地球模型。" 在WebGL中绘制三维地球涉及以下几个关键步骤： 1. **构建网格**： - 三维模型的构建始于创建一个球体网格。这通常通过定义顶点（position）、法线（normal）和贴图坐标（uv）来完成。 - 顶点是球体表面的点，它们定义了形状的边界。 - 法线表示每个顶点的表面朝向，对光照计算至关重要。 - 贴图坐标用于映射纹理到模型表面，uv坐标对应于纹理图像的二维坐标。 - 顶点索引用于连接顶点形成多边形，如这里用到的三角形。 2. **从圆形到球体**： - 首先在xy平面上创建一个圆形，然后通过旋转这个圆形在xz平面上生成一个球体。这是通过应用三角函数（如正弦和余弦）来实现的。 - 经纬度格数（n）决定了球体的细节程度，值越大，球体越平滑，但计算量也越大。 3. **法线和顶点**： - 法线通常由顶点坐标推导得出，因为它们指向相同的方向。 - 在此案例中，由于球体的对称性，可以直接使用顶点坐标作为法线。 4. **顶点索引**： - 每个面由两个三角形构成，所以每个三角形的三个顶点被添加到索引数组中，以确定渲染顺序。 5. **编写着色器**： - WebGL使用着色器来控制如何渲染图形。主要有两种着色器：顶点着色器和片段着色器。 - 顶点着色器处理顶点数据，包括位置、法线和uv坐标，将它们从对象空间转换到屏幕空间。 - 片段着色器负责生成像素颜色，这里通过uv坐标在纹理图像上采样得到颜色。 6. **uv坐标**： - uv坐标在顶点着色器中定义并传递给片段着色器。 - 在片段着色器中，`texture2D`函数根据uv坐标读取纹理图像的对应颜色，为每个像素赋予颜色。 7. **Three.js**： - Three.js是一个JavaScript库，简化了WebGL的使用。虽然本教程可能不直接使用Three.js，但它提到可以借助这个库更方便地展示3D模型。 通过以上步骤，我们可以创建一个基本的3D地球模型，然后可以进一步添加光照、动画、纹理映射等效果，使模型更加生动和真实。理解WebGL的这些基础知识对于开发复杂的3D Web应用程序至关重要。