基于WebGL的3D图形引擎.pptx

数智创新变革未来基于WebGL的3D图形引擎1.WebGL概览与3D图形渲染基础1.WebGL绘图管线的组成与工作原理1.着色器语言在WebGL中的应用1.WebGL材质与灯光模型1.WebGL中纹理映射与深度测试技术1.WebGL几何体生成与模型加载1.WebGL相机与场景管理1.WebGL动画与交互实现Contents Page目录页 WebGL概览与3D图形渲染基础基于基于WebGLWebGL的的3D3D图图形引擎形引擎WebGL概览与3D图形渲染基础WebGL概览1.WebGL是一种开放的3D图形API，允许使用基于Web的应用程序直接在浏览器中渲染交互式3D图形2.WebGL利用了GPU的硬件加速功能，通过使用着色器程序来定义顶点和片段着色，从而实现高效的图形渲染3.WebGL与HTML和JavaScript集成，允许开发者创建动态且响应式的3D应用程序，以增强用户的沉浸感和视觉体验3D图形渲染基础1.3D图形渲染涉及将3D模型转换为屏幕上可见图像的过程，主要通过顶点着色器和片段着色器来实现2.顶点着色器负责定义模型的几何形状，通过转换和照明计算来处理顶点数据3.片段着色器用于计算每个像素的颜色和透明度，应用纹理贴图、阴影和光照效果，以创建逼真的图像。

WebGL材质与灯光模型基于基于WebGLWebGL的的3D3D图图形引擎形引擎WebGL材质与灯光模型基于物理渲染（PBR）的材质1.基于能量守恒定律：PBR材质模型遵循能量守恒定律，确保所有入射光线要么被吸收、反射或折射，不会凭空消失或产生2.微表面模型：PBR材质模型采用微表面模型，模拟光线与材质表面微小凸起或凹陷之间的交互作用，产生真实的粗糙度和光泽度效果3.金属-非金属混合：PBR材质模型允许金属和非金属材质的混合，实现更丰富的材质效果，例如金属汽车漆或有光泽的珠宝真实感光照模型1.全局照明：真实感光照模型采用全局照明技术，考虑光线在场景中的多次反射和间接照明，产生更逼真的光照效果2.图像光照：图像光照技术将高动态范围图像（HDRI）用作光源，模拟自然光照环境，提供逼真的光照效果和阴影3.光照贴图：光照贴图是一种烘焙技术，将光照信息存储在纹理贴图中，从而优化场景光照计算，提升渲染效率WebGL材质与灯光模型顶点着色与片元着色1.顶点着色器：顶点着色器处理每个顶点的几何形状，变形和光照计算，并输出顶点位置和属性2.片元着色器：片元着色器处理单个片元（像素）的着色，包括纹理采样、光照计算和混色，最终产生最终图像。

3.着色语言：WebGL使用着色语言（如GLSL）编写着色器程序，允许开发者自定义光照和渲染效果光线追踪1.路径追踪：光线追踪算法通过跟踪光线在场景中的路径，模拟光线与物体表面的交互，产生真实的光照和阴影效果2.蒙特卡罗采样：蒙特卡洛采样技术用于生成随机光线路径，减少噪点并提高渲染效率3.并行计算：光线追踪算法可以并行化，利用GPU和分布式计算资源加快渲染过程WebGL材质与灯光模型体积光照1.体积散射：体积光照技术模拟光线在体积介质（如云、烟雾或水）中的散射和吸收，产生逼真的体积照明效果2.体积纹理：体积纹理用于存储体积介质的密度和散射属性，为体积光照提供数据3.瑞利散射：瑞利散射描述了光在小颗粒上的散射，用于模拟天空中阳光的散射和蓝天的效果烘焙和优化1.光照烘焙：光照烘焙是一种预计算技术，将光照信息存储在烘焙贴图中，从而减少动态光照计算的开销2.纹理压缩：纹理压缩技术可以优化纹理数据大小，在保证视觉质量的前提下节省内存和带宽3.网格简化：网格简化技术可以减少场景中多余的网格，在保持视觉效果的同时提高渲染效率WebGL中纹理映射与深度测试技术基于基于WebGLWebGL的的3D3D图图形引擎形引擎WebGL中纹理映射与深度测试技术纹理映射1.WebGL中的纹理映射技术允许将图像或数据应用于3D模型的表面，以增强其真实感。

2.WebGL支持多种纹理类型，包括2D纹理、立方体贴图和3D纹理，可用于纹理不同的模型和表面3.通过使用混合模式和采样滤波，WebGL能够创建平滑、逼真的纹理效果，增强场景的视觉保真度深度测试1.WebGL的深度测试技术用于确定3D场景中哪些对象应该被渲染在前面，哪些应该被遮挡2.深度测试通过比较片段的深度值与当前深度缓冲区中的值来确定对象的可见性WebGL几何体生成与模型加载基于基于WebGLWebGL的的3D3D图图形引擎形引擎WebGL几何体生成与模型加载WebGL几何体生成1.创建自定义几何体：通过代码生成三角形、线段、点和多边形等基本图元，实现自定义几何体形状2.顶点缓冲对象（VBO）：将几何体数据存储在GPU内存中的优化数据结构，提升渲染效率3.索引缓冲对象（IBO）：存储顶点索引，优化绘制过程，减少渲染开销模型加载1.外部模型文件加载：从外部文件（如OBJ、GLTF）加载3D模型，支持模型动画、材质和纹理2.Assimp库：开源库，可加载多种3D模型文件格式，转换成WebGL兼容格式WebGL相机与场景管理基于基于WebGLWebGL的的3D3D图图形引擎形引擎WebGL相机与场景管理WebGL相机与场景管理主题名称：WebGL相机属性1.视角（FieldofView,FOV）：定义相机视野的大小，单位为度。

2.投影矩阵（ProjectionMatrix）：决定相机如何将3D场景投影到2D屏幕上，包括透视投影和正交投影3.视点位置和目标：设置相机在场景中的位置和指向的目标，用于控制视野和渲染场景的视角主题名称：WebGL场景图（SceneGraph）1.层次结构：场景图将场景对象组织成树形结构，便于管理和操作2.变换：每个对象都有自己的变换矩阵，用于定位和旋转3.剔除：场景图允许使用各种算法（例如，视锥剔除）剔除不可见的物体，从而提高渲染性能WebGL相机与场景管理主题名称：WebGL对象选择1.鼠标拾取：通过处理鼠标点击或悬停事件来检测与场景对象的交互2.射线投射：使用射线投射技术来确定射线与场景物体的交点3.深度缓冲：使用深度缓冲来确定对象与相机的相对距离，以便进行排序和选择主题名称：WebGL灯光1.光照模型：WebGL支持多种光照模型，包括Lambert光照、Phong光照和Blinn-Phong光照2.光源类型：提供各种光源类型，如点光源、聚光灯和环境光3.光照属性：灯光属性包括颜色、强度、衰减率等，用于控制光照效果WebGL相机与场景管理1.材质属性：WebGL材质定义了物体的表面属性，包括颜色、纹理和光照响应。

2.材质着色器：WebGL使用着色器程序来定义材质的渲染效果，包括顶点着色器和片元着色器3.材质纹理：可以使用纹理来为物体添加逼真的细节和表面效果主题名称：WebGL动画1.时间控制：WebGL提供了内置的方法来控制动画的时间，包括setInterval()和requestAnimationFrame()2.对象动画：可以使用变换、材质和灯光属性的变化来实现对象动画主题名称：WebGL材质 WebGL动画与交互实现基于基于WebGLWebGL的的3D3D图图形引擎形引擎WebGL动画与交互实现WebGL动画的关键技术1.顶点着色器动画：通过修改顶点位置或颜色属性，实现顶点级别的动画效果2.片段着色器动画：通过修改像素颜色值，实现逐像素的动画效果3.纹理动画：使用动态纹理或纹理动画模块，实现纹理坐标或透明度的变化，产生动画效果WebGL交互的实现方法1.EventListeners：监听用户输入事件，如鼠标点击或键盘按下，并触发相应的回调函数2.3D鼠标交互：使用鼠标或触摸屏控制3D场景的移动、旋转和缩放3.物理模拟：集成基于物理引擎的模块，实现逼真的物体碰撞、弹性等交互效果感谢聆听数智创新变革未来Thankyou。