点击放大 WebGL

Question

我需要在 WebGL 中实现相当于“谷歌地图”风格的缩放效果。具体来说，我有一个始终垂直于相机的简单二维场景。当用户点击场景时，相机应该缩放到点击上方但更接近二维场景的位置。

例如看这个jsfiddle，它实现了场景但没有缩放：

http://jsfiddle.net/JqBs8/4/

如果您有启用 WebGL 的浏览器，您应该会在 Z 轴的 -7 处看到一个三角形和一个正方形（二维）。我已经放入了一个占位符 handleMouseUp() 事件处理程序来记录任何点击事件，但是对于如何将点击事件给出的坐标转换为相机的新位置（或者我猜相当于一个新的查看矩阵）。

(jsfiddle 基于 learningwebgl.com 的教程 1，并使用 glMatrix http://code.google.com/p/glmatrix/ 库进行矩阵运算。请记住，这是 WebGL，它类似于 OpenGL ES，并且无法访问 glu* 函数.)

Answer 1

我在这个 jsfiddle 中写了一些应该对你有帮助的东西。

http://jsfiddle.net/hedzys6r/

（或https://codepen.io/brainjam/pen/gBZyGm）

只需单击 WebGL 窗口即可放大鼠标指向的位置。

基本思想是WebGL窗口中的一个点是通过使用投影矩阵pMatrix和视图矩阵从3空间投影得到的（视图矩阵取决于相机的位置和它的方向在找）。这些矩阵的组合在代码中被命名为pvMatrix。

如果您想要从窗口到三个空间的相反变换，您必须获取一个剪辑空间坐标 (x,y,z) 并使用 pvMatrix 的倒数将其“取消投影”回 3D。在剪辑空间中，坐标在 [-1,1] 范围内，z 坐标为深度。

在 OpenGL 世界中，这些转换在 gluProject() 和 gluUnproject() 中实现（您可以通过 Google 获取更多信息和源代码）。

在 jsfiddle 示例中，我们计算剪辑空间中的 (x,y) 坐标，然后对两个不同的 z 值取消投影 (x,y,z)。从中我们得到 3D 空间中映射到 (x,y) 的两个点，我们可以推断出方向向量。然后我们可以向那个方向移动相机以获得缩放效果。

在代码中，相机位置在eye向量的负值处。

此示例向您展示如何沿您单击的方向移动相机。如果你想实际移动到场景中的特定对象，你必须实现对象选择之类的东西，这是一个不同的鱼锅。我给出的示例不知道场景中的对象。

Answer 2

这确实是 Brainjam 答案的一部分，但以防 jsfiddle 消失，我想确保代码已存档。这是主要的一点：

  function handleMouseUp(event) {
      var world1 = [0,0,0,0] ;
      var world2 = [0,0,0,0] ;
      var dir = [0,0,0] ;
      var w = event.srcElement.clientWidth ;
      var h = event.srcElement.clientHeight ;
      // calculate x,y clip space coordinates
      var x = (event.offsetX-w/2)/(w/2) ;
      var y = -(event.offsetY-h/2)/(h/2) ;
      mat4.inverse(pvMatrix, pvMatrixInverse) ;
      // convert clip space coordinates into world space
      mat4.multiplyVec4(pvMatrixInverse, [x,y,-1,1], world1) ;
      vec3.scale(world1,1/world1[3]) ;
      mat4.multiplyVec4(pvMatrixInverse, [x,y,0,1], world2) ;
      vec3.scale(world2,1/world2[3]) ;
      // calculate world space view vector
      vec3.subtract(world2,world1,dir) ;
      vec3.normalize(dir) ;
      vec3.scale(dir,0.3) ;
      // move eye in direction of world space view vector
      vec3.subtract(eye,dir) ;
      drawScene();
      console.log(event)
  }

还有整个 JS...

    var gl;
    function initGL(canvas) {
        try {
            gl = canvas.getContext("experimental-webgl");
            gl.viewportWidth = canvas.width;
            gl.viewportHeight = canvas.height;
        } catch (e) {
        }
        if (!gl) {
            alert("Could not initialise WebGL, sorry :-(");
        }
    }


    function getShader(gl, id) {
        var shaderScript = document.getElementById(id);
        if (!shaderScript) {
            return null;
        }

        var str = "";
        var k = shaderScript.firstChild;
        while (k) {
            if (k.nodeType == 3) {
                str += k.textContent;
            }
            k = k.nextSibling;
        }

        var shader;
        if (shaderScript.type == "x-shader/x-fragment") {
            shader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
        } else if (shaderScript.type == "x-shader/x-vertex") {
            shader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
        } else {
            return null;
        }

        gl.shaderSource(shader, str);
        gl.compileShader(shader);

        if (!gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)) {
            alert(gl.getShaderInfoLog(shader));
            return null;
        }

        return shader;
    }


    var shaderProgram;

    function initShaders() {
        var fragmentShader = getShader(gl, "shader-fs");
        var vertexShader = getShader(gl, "shader-vs");

        shaderProgram = gl.createProgram();
        gl.attachShader(shaderProgram, vertexShader);
        gl.attachShader(shaderProgram, fragmentShader);
        gl.linkProgram(shaderProgram);

        if (!gl.getProgramParameter(shaderProgram, gl.LINK_STATUS)) {
            alert("Could not initialise shaders");
        }

        gl.useProgram(shaderProgram);

        shaderProgram.vertexPositionAttribute = gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aVertexPosition");
        gl.enableVertexAttribArray(shaderProgram.vertexPositionAttribute);

        shaderProgram.pMatrixUniform = gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uPMatrix");
        shaderProgram.mvMatrixUniform = gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uMVMatrix");
    }


    var mvMatrix = mat4.create();
    var pMatrix = mat4.create();

    function setMatrixUniforms() {
        gl.uniformMatrix4fv(shaderProgram.pMatrixUniform, false, pMatrix);
        gl.uniformMatrix4fv(shaderProgram.mvMatrixUniform, false, mvMatrix);
    }



    var triangleVertexPositionBuffer;
    var squareVertexPositionBuffer;

    function initBuffers() {
        triangleVertexPositionBuffer = gl.createBuffer();
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, triangleVertexPositionBuffer);
        var vertices = [
             0.0,  1.0,  0.0,
            -1.0, -1.0,  0.0,
             1.0, -1.0,  0.0
        ];
        gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(vertices), gl.STATIC_DRAW);
        triangleVertexPositionBuffer.itemSize = 3;
        triangleVertexPositionBuffer.numItems = 3;

        squareVertexPositionBuffer = gl.createBuffer();
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, squareVertexPositionBuffer);
        vertices = [
             1.0,  1.0,  0.0,
            -1.0,  1.0,  0.0,
             1.0, -1.0,  0.0,
            -1.0, -1.0,  0.0
        ];
        gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(vertices), gl.STATIC_DRAW);
        squareVertexPositionBuffer.itemSize = 3;
        squareVertexPositionBuffer.numItems = 4;
    }

var eye = vec3.create([0,0,0]) ;  // negation of actual eye position

var pvMatrix = mat4.create();

var pvMatrixInverse = mat4.create();

    function drawScene() {
        gl.viewport(0, 0, gl.viewportWidth, gl.viewportHeight);
        gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);

        mat4.perspective(45, gl.viewportWidth / gl.viewportHeight, 0.1, 100.0, pMatrix);

        mat4.identity(mvMatrix);

        // calculate the view transform mvMatrix, and the projection-view matrix pvMatrix
        mat4.translate(mvMatrix, eye);        
        mat4.multiply(pMatrix,mvMatrix,pvMatrix) ;

        mat4.translate(mvMatrix, [-1.5, 0.0, -7.0]);
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, triangleVertexPositionBuffer);
        gl.vertexAttribPointer(shaderProgram.vertexPositionAttribute, triangleVertexPositionBuffer.itemSize, gl.FLOAT, false, 0, 0);
        setMatrixUniforms();
        gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, triangleVertexPositionBuffer.numItems);


        mat4.translate(mvMatrix, [3.0, 0.0, 0.0]);
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, squareVertexPositionBuffer);
        gl.vertexAttribPointer(shaderProgram.vertexPositionAttribute, squareVertexPositionBuffer.itemSize, gl.FLOAT, false, 0, 0);
        setMatrixUniforms();
        gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, 0, squareVertexPositionBuffer.numItems);
    }

  function handleMouseUp(event) {
      var world1 = [0,0,0,0] ;
      var world2 = [0,0,0,0] ;
      var dir = [0,0,0] ;
      var w = event.srcElement.clientWidth ;
      var h = event.srcElement.clientHeight ;
      // calculate x,y clip space coordinates
      var x = (event.offsetX-w/2)/(w/2) ;
      var y = -(event.offsetY-h/2)/(h/2) ;
      mat4.inverse(pvMatrix, pvMatrixInverse) ;
      // convert clip space coordinates into world space
      mat4.multiplyVec4(pvMatrixInverse, [x,y,-1,1], world1) ;
      vec3.scale(world1,1/world1[3]) ;
      mat4.multiplyVec4(pvMatrixInverse, [x,y,0,1], world2) ;
      vec3.scale(world2,1/world2[3]) ;
      // calculate world space view vector
      vec3.subtract(world2,world1,dir) ;
      vec3.normalize(dir) ;
      vec3.scale(dir,0.3) ;
      // move eye in direction of world space view vector
      vec3.subtract(eye,dir) ;
      drawScene();
      console.log(event)
  }

    function webGLStart() {
        var canvas = document.getElementById("lesson01-canvas");
        initGL(canvas);
        initShaders();
        initBuffers();

        gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
        gl.enable(gl.DEPTH_TEST);

        canvas.onmouseup = handleMouseUp;

        drawScene();
    }

webGLStart();