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WebGL+Three.js入门与实战——绘制水平移动的点、通过鼠标控制绘制（点击绘制、移动绘制、模拟画笔）

news 2025/7/8 4:03:06

个人简介

👀个人主页： 前端杂货铺
🙋‍♂️学习方向： 主攻前端方向，正逐渐往全干发展
📃个人状态： 研发工程师，现效力于中国工业软件事业
🚀人生格言： 积跬步至千里，积小流成江海
🥇推荐学习：🍍前端面试宝典 🍉Vue2 🍋Vue3 🍓Vue2/3项目实战 🥝Node.js🍒Three.js🍖数据结构与算法体系教程

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文章目录

    • 前言
    • 一、绘制一个水平移动的点（attribute）
    • 二、通过鼠标控制绘制
      • 1、鼠标点击绘制点
      • 2、鼠标移动绘制点
      • 3、模拟画笔
    • 总结

前言

大家好，这里是前端杂货铺。

上一篇文章，我们学习了如何给画布换颜色、如何绘制一个点并且了解了三维坐标系…

接下来，继续我们 WebGL 内容的学习！

鼠标绘制的三种效果

一、绘制一个水平移动的点（attribute）

我们在着色器源程序中声明 attribute 变量，js 可以给这个变量传值，再绘制出来，从而就可以实现动态修改点的位置。

以下是 声明 attribute 变量，需要注意的是，attribute 只能在顶点着色器中使用，不能在片元着色器中使用。

// attribute: 存储限定符; vec4: 类型; aPosition: 变量名;
attribute vec4 aPosition;

以下是 获取 attribute 变量，需要注意的是 获取 attribute 变量需要在 initShader 函数之后，因为会用到 program 这个程序对象。获取之后返回变量的存储地址。

// program: 程序对象; 'aPosition': 指定想要获取存储地址的 attribute 变量的名称
const aPositon = gl.getAttribLocation(program, 'aPosition');

以下是 给 attribute 变量赋值，可以传递 1/2/3 个分量的值，没有传递的值为 0.0。

// location: 指定 attribute 变量的存储位置; v0, v1, v2, v3: 传入的分量值; 
gl.vertexAttrib1f(location, v0);
gl.vertexAttrib2f(location, v0, v1);
gl.vertexAttrib3f(location, v0, v1, v2);
gl.vertexAttrib4f(location, v0, v1, v2, v3);

绘制流程如下：

在这里插入图片描述

基于以上知识点，我们使用 attribute 变量绘制一个水平移动的点

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>Document</title><script src="./index.js"></script>
</head><body><canvas id="canvas" width="400" height="400" style="background: gray;">此浏览器不支持canvas</canvas><script>const ctx = document.getElementById('canvas');const gl = ctx.getContext('webgl');// 着色器// 创建着色器源码// 顶点着色器const VERTEX_SHADER_SOURCE = `// 存储限定符 类型 变量名 分号 (注: attribute 只传递顶点数据)attribute vec4 aPosition;void main() {gl_Position = aPosition; // vec4(0.0,0.0,0.0,1.0)gl_PointSize = 30.0;}`;// 片元着色器const FRAGMENT_SHADER_SOURCE = `void main() {// r g b agl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);}`const program = initShader(gl, VERTEX_SHADER_SOURCE, FRAGMENT_SHADER_SOURCE);// 获取 attribute 变量，返回变量的存储地址const aPosition = gl.getAttribLocation(program, 'aPosition');let x = 0;setInterval(() => {x += 0.1;if (x > 1.0) {x = 0;}// 给 attribute 变量赋值gl.vertexAttrib1f(aPosition, x);// 执行绘制gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1);}, 200)</script>
</body></html>

attribute绘制一个水平移动的点

二、通过鼠标控制绘制

1、鼠标点击绘制点

接下来，我们通过鼠标来控制在画布上绘制点。

  • 屏幕坐标通过 event.clickX 和 event.clickY 来获取
  • 画布边距通过 event.target.getBoundingClientRect() 来获取，其 .left 和 .right 等同于 ctx.offsetWidth 和 ctx.offsetHeight
  • 画布的坐标通过 屏幕坐标 - 画布边距 获取
  • 转为 ndc 坐标：设画布的长和宽均为 400px，那么原点为 0，最左为 -200px，最右为 200px。想要转为原点为 0，最左为 -1，最右为 1，就可以均除以 200。最上和最下同理。

在这里插入图片描述

示例：我们点击画布的左上角的位置，查看控制台输出的坐标，如下

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>Document</title><script src="./index.js"></script><style>* {margin: 0;padding: 0;}canvas {margin: 50px auto 0;display: block;background: yellow;}</style>
</head><body><canvas id="canvas" width="400" height="400">此浏览器不支持canvas</canvas><script>const ctx = document.getElementById('canvas');const gl = ctx.getContext('webgl');// 着色器// 创建着色器源码// 顶点着色器const VERTEX_SHADER_SOURCE = `// 存储限定符 类型 变量名 分号 (注: attribute 只传递顶点数据)attribute vec4 aPosition;void main() {gl_Position = aPosition; // vec4(0.0,0.0,0.0,1.0)gl_PointSize = 10.0; // 点的大小}`;// 片元着色器const FRAGMENT_SHADER_SOURCE = `void main() {// r g b a 绘制颜色gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);}`const program = initShader(gl, VERTEX_SHADER_SOURCE, FRAGMENT_SHADER_SOURCE);// 获取 attribute 变量，返回变量的存储地址const aPosition = gl.getAttribLocation(program, 'aPosition');ctx.onclick = function (event) {// 坐标const x = event.clientX;const y = event.clientY;console.log("鼠标点击的屏幕坐标：", x, y);// 获取边距 (上边距和左边距) domPosition.left 等同于 ctx.offsetLeft 的值const domPosition = event.target.getBoundingClientRect();console.log("画布边距：", domPosition.left, domPosition.top);// 点击的点位于画布上方 、 左侧的距离 (domPosition.left: 568(基于我显示屏的长度), domPosition.top: 50)const domx = x - domPosition.left;const domy = y - domPosition.top;console.log("画布的坐标：", domx, domy);// 固定值，画布长和宽的一半，均为200const halfWidth = ctx.offsetWidth / 2;const halfHeight = ctx.offsetHeight / 2;console.log("画布长和宽的一半：", halfWidth, halfHeight);// 转为 ndc坐标 (-1, 1)const clickX = (domx - halfWidth) / halfWidth;const clickY = (halfHeight - domy) / halfHeight;console.log("转为ndc的坐标：", clickX, clickY);// 给 attribute 变量赋值gl.vertexAttrib2f(aPosition, clickX, clickY);// 执行绘制gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1);}</script>
</body>
</html>

通过鼠标点击绘制点

2、鼠标移动绘制点

改为 ctx.onmousemove 实现鼠标移动：

绘制点跟随鼠标

3、模拟画笔

改为 ctx.onmousemove 的基础上，在 ctx.onmousemove 之前定义一个存储点的数组 points

const points = [];

把以下内容替换掉，从而实现画笔效果：

    // 给 attribute 变量赋值// gl.vertexAttrib2f(aPosition, clickX, clickY);// 执行绘制// gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1);for (let i = 0; i < points.length; i++) {gl.vertexAttrib2f(aPosition, points[i].clickX, points[i].clickY);gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1);}

画笔

总结

本文，我们首先实现了绘制水平移动的点，之后通过坐标的转移，认识了 ndc 坐标的求解，从而实现了鼠标控制绘制，（包括点击绘制、移动绘制和模拟画布）的效果。

更多 WebGL 和 Three.js 内容正在更新中…

好啦，本篇文章到这里就要和大家说再见啦，祝你这篇文章阅读愉快，你下篇文章的阅读愉快留着我下篇文章再祝！

参考资料：

  1. 百度百科 · WebGL
  2. WebGL + Three.js入门与实战【作者：yancy_慕课网】

在这里插入图片描述

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