WebGL 绘制圆形的点

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前言

如何实现圆形的点？

片元着色器内置变量（gl_FragCoord、gl_PointCoord）

gl_PointCoord的含义 

示例程序（RoundedPoint.js） 

代码详解 

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前言

本文将讨论示例程序RoundedPoint，该程序绘制了圆形的点，如下图所示。

如何实现圆形的点？

为了绘制一个圆点，我们需要将原先的方点“削”成圆形的。之前说过，顶点着色器和片元着色器之间发生了光栅化过程，一个顶点被光栅化为了多个片元，每一个片元都会经过片元着色器的处理。如果直接进行绘制，画出的就是方形的点；而如果在片元着色器中稍作改动，只绘制圆圈以内的片元，这样就可以绘制出圆形的点了，如下图所示。 

为了将矩形削成圆形，需要知道每个片元在光栅化过程中的坐标。之前的程序在片元着色器中通过内置变量gl_FragCoord来访问片元的坐标。实际上，片元着色器还提供了另一个内置变量gl_PointCoord，如下表所示。这个变量可以帮助我们绘制圆形的点。 

片元着色器内置变量（gl_FragCoord、gl_PointCoord）

gl_PointCoord的含义 

gl_PointCoord变量表示当前片元在所属的点内的坐标，坐标值的区间是从0.0到1.0，如下图所示。为了将矩形削成圆形，需要将与点的中心（0.5，0.5）距离超过0.5，也就是将圆圈外的的片元剔除掉。在片元着色器中，我们可以使用discard语句来放弃当前片元。 

 

示例程序（RoundedPoint.js） 

如下显示了示例程序的代码，该程序以MultiPoint.js为基础修改了片元着色器，将原先的方点绘制成圆点。顶点着色器虽然没有改动，但仍然列出来以供参考。

var VSHADER_SOURCE =
  'attribute vec4 a_Position;\n' +
  'void main() {\n' +
  '  gl_Position = a_Position;\n' +
  '  gl_PointSize = 10.0;\n' +
  '}\n';
var FSHADER_SOURCE =
  'precision mediump float;\n' +
  'void main() {\n' +  
  '  float d = distance(gl_PointCoord, vec2(0.5, 0.5));\n' +
  '  if(d < 0.5) {\n' +  
  '    gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);\n' +
  '  } else { discard; }\n' +
  '}\n';
 
function main() {
  var canvas = document.getElementById('webgl');
  var gl = getWebGLContext(canvas);
  if (!initShaders(gl, VSHADER_SOURCE, FSHADER_SOURCE)) return
  var n = initVertexBuffers(gl);
  gl.clearColor(0, 1, 0, 1);
  gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
  gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, n);
}
 
function initVertexBuffers(gl) {
  var vertices = new Float32Array([
    0, 0.5,   -0.5, -0.5,   0.5, -0.5
  ]);
  var n = 3; // The number of vertices
  var vertexBuffer = gl.createBuffer();  
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
  gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW);
  var a_Position = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Position');
  gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);
  gl.enableVertexAttribArray(a_Position);
  return n;
}

代码详解 

绘制圆点的逻辑发生在片元着色器中，它根据当前片元和点的中心的距离来决定是否舍弃当前片元。gl_PointCoord变量保存了片元在点内的坐标，而点的中心坐标是（0.5，0.5），所以片元着色器：

1. 计算片元距离所属点的中心的距离。

2. 如果距离小于0.5，则绘制该片元，否则舍弃它。

在RoundedPoint.js中，实际上只需要计算gl_PointCoord与（0.5，0.5）的距离，前者是vec2变量，所以我们也令（0.5，0.5）为vec2类型的，并调用内置的distance（）函数（第10行）。 

计算出片元与所属点中心的距离后，就判断该距离是否小于0.5，即是否在“圆点”之内。如果片元在圆点之内，就照常为gl_FragColor赋值以绘制该片元（第12行），否则就使用discard语句，WebGL会自动地舍弃该片元，直接处理下一个片元。