【Web端CAD/CAE文字标注】webgl+canvas 2d实现文字标注功能

一、需求背景

在CAD/CAE领域经常会遇到显示节点编号这种需求，效果如下图：

本文介绍如何在WebGL中实现文字的显示，对于如何在OpenGL中实现请绕路。

二、实现原理

Canvas是HTML5提供的元素，用于在网页上绘制图形，其支持2D与WebGL两种模式。对于canvas 2D擅长绘制基本图形、文字等。webgl擅长3D交互式图形的渲染，常用于游戏、3D模型、GIS、医学图像等领域。本文介绍的其实是对3D模型的标注，是将3D与2D进行结合，各自实现擅长的事。
其核心原理是在网页视图区同时放置两个Canvas，底层canvas使用WebGL，上层canvas使用2d分别绘制，两层canvas叠加实现最终效果。

两个canvas的放置顺序可使用z-index进行控制。核心原理就这么多，剩下的就是调用API的事了。

三、根据点坐标计算其屏幕位置

进行标注时需先根据点坐标确定其像素位置。这个过程跟GPU图形流水线计算顶点坐标是一样的。一般渲染引擎提供摄像机类，并有接口获取模型-视图-投影矩阵(MVP)。
用MVP矩阵乘以点坐标得到标准设备坐标系（NDC）下点的坐标，原点在屏幕中央，其范围是[-1, 1], 超过这个范围点不会显示在屏幕上。
注意Canvas 2d的API使用的坐标系是屏幕坐标系，其原点在屏幕左上角，X轴朝右，Y轴朝下。所以得到NDC坐标之后需变换到屏幕坐标系下，等价于图形流水线的视口变换。

变换公式如下：
$$X=\frac{ndcX+1}{2}\ast viewportX$$
$$Y=\frac{-ndcY+1}{2}\ast viewportY$$
其中：
$viewportX$是屏幕视口宽度
$viewportY$是屏幕视口高度
最后使用Canvas Context 2D的的API在（X,Y）位置绘制字体即可。