一、引言
WebGL（Web Graphics Library）是一种基于JavaScript的图形库，用于在Web浏览器中实现高性能的3D图形渲染。它基于OpenGL ES 2.0标准，允许开发者使用JavaScript语言来编写基于GPU的图形渲染程序，通过WebGL提供的API接口，开发者可以实现复杂的3D场景渲染、纹理贴图、光照效果、阴影效果等各种高级图形效果。
二、WebGL的应用场景
WebGL广泛应用于各种领域，包括但不限于：
3D网页设计：用于创建具有复杂3D结构的网站页面。
互动游戏：可以设计3D网页游戏，提供流畅的3D场景和模型展示。
物理模拟：用于模拟物理现象，提供更真实的交互体验。
数据可视化：用于创建复杂的导航和数据视觉化，帮助用户更好地理解和分析数据。
艺术品展示：用于展示3D艺术品，提供沉浸式的视觉体验。
三、WebGL 入门
（一）环境搭建
只需要一个现代的网页浏览器（如 Chrome、Firefox、Safari 等），因为它们都对 WebGL 有很好的支持。对于代码编辑，可以使用任何文本编辑器，如 Visual Studio Code、Sublime Text 等。
（二）WebGL 坐标系
面对屏幕向上为y轴的正方向，向左为正x轴的正方向，垂直于屏幕向外的为z轴的正方向。
（三）WebGL 基本概念
1、渲染上下文（Rendering Context）
WebGL 渲染上下文是与canvas元素相关联的对象，通过它可以进行所有的图形渲染操作。它提供了诸如创建缓冲区、设置可视范围、定义阴影范围等功能。
// 获取webgl的上下文对象
let webglDiv = document.getElementById("webglCanvas");
webgl = webglDiv.getContext("webgl");
// 设置视口大小，与canvas画布大小一致
webgl.viewport(0, 0, webglDiv.clientWidth, webglDiv.clientHeight);
// projMat4 = mat4.create();
// 设置正交投影矩阵，参数分别是：左、右、下、上、近裁剪面、远裁剪面的距离
mat4.ortho(0, webglDiv.clientWidth, webglDiv.clientHeight, 0, -1, 1, projMat4)
2、创建着色器对象
着色器是用 GLSL（OpenGL Shading Language）编写的小程序，分为顶点着色器和片元着色器。顶点着色器处理顶点的位置等属性，片元着色器处理像素的颜色等信息
/ 创建顶点着色器与片元着色器的对象 let vertexShader = webgl.createShader(webgl.VERTEX_SHADER); let fragmentShader = webgl.createShader(webgl.FRAGMENT_SHADER); // 加载顶点着色器与片元着色器的源代码 webgl.shaderSource(vertexShader, vertexShaderSource); webgl.shaderSource(fragmentShader, fragmentShaderSource); // 编译顶点着色器与片元着色器的源代码 webgl.compileShader(vertexShader); webgl.compileShader(fragmentShader); // 创建着色器程序对象 let program = webgl.createProgram(); // 将顶点着色器与片元着色器附加到程序对象上 webgl.attachShader(program, vertexShader); webgl.attachShader(program, fragmentShader); // 链接着色器程序对象 webgl.linkProgram(program); // 使用着色器程序对象 webgl.useProgram(program); webgl.program = program;
3、缓冲区（Buffers）
缓冲区是用于存储顶点数据（如坐标、颜色、纹理坐标等）的内存区域。例如，可以创建一个顶点坐标缓冲区：
// 创建顶点缓冲区对象 let pointPosition = new Float32Array([100.0, 100.0, 0.0, 1.0]); // 获取顶点着色器中a_Position属性的位置索引 let aPosition = webgl.getAttribLocation(webgl.program, "a_Position"); // 将顶点缓冲区对象绑定到顶点着色器中a_Position属性上 webgl.vertexAttrib4fv(aPosition, pointPosition); // 获取顶点着色器中proj属性的位置索引 let uniformProj = webgl.getUniformLocation(webgl.program, "proj"); // 将正交投影矩阵传递给顶点着色器中proj属性上 webgl.uniformMatrix4fv(uniformProj, false, projMat4);
四、WebGL 学习资源
（一）官网地址
（二）API 地址
WebGL 的 API 文档可以在 MDN（Mozilla Developer Network）上找到，WebGL: 2D and 3D graphics for the web - Web APIs | MDN。MDN 提供了非常详细的 API 参考，包括各种函数、对象、常量的说明和示例代码。这对于在开发过程中查询特定的 WebGL 功能非常有用。
（三）学习书籍
1、《WebGL 编程指南》
这本书是学习 WebGL 的经典之作。它从基础知识开始，逐步深入到高级主题，涵盖了从创建简单的 3D 图形到复杂的光照和动画效果等内容。书中有大量的代码示例和详细的解释，适合初学者和有一定经验的开发者。可以在各大在线书店购买。
2、《WebGL Insights》
这本书是一本更深入的 WebGL 技术书籍，收集了众多专家在 WebGL 开发中的实践经验和技巧。它包括了性能优化、高级渲染技术、跨平台开发等内容，对于想要深入研究 WebGL 并提升开发水平的开发者来说是一本非常有价值的参考书籍。
（四）学习网站
1、WebGL Fundamentals
WebGL Fundamentals是一个非常好的 WebGL 学习网站。它有一系列的教程，从最基础的 WebGL 概念开始讲解，每个教程都配有可运行的代码示例和详细的解释。教程内容涵盖了纹理、光照、动画等多个方面，而且网站的界面简洁易懂，非常适合初学者。
2、Three.js 官方网站
虽然 Three.js 是一个基于 WebGL 的 3D 库，但它的官方网站Three.js – JavaScript 3D Library也有很多关于 3D 开发的基础知识和教程，这些内容对于理解 WebGL 的应用场景和相关技术有很大的帮助。同时，学习 Three.js 也可以为进一步深入 WebGL 开发提供一个很好的过渡，因为 Three.js 封装了很多 WebGL 的复杂操作。
