webgl对数学要求高吗(webgl难学吗)

WebGL之绘制三维地球

通过Three.js也许可以很方便的展示出3D模型，但是你知道它是怎么一步一步从构建网格到贴图到最终渲染出3D模型的吗？现在我们直接使用底层的webgl加上一点点的数学知识就可以实现它。

本节实现的效果: WebGL三维地球

内容大纲

首先我们要建立球体的三维模型，三维网格模型包括如下属性（不熟悉请复习webgl教程）：

最后要构建出如下所示的经纬球模型

首先可以从xy平面构建圆形，接着再从xz平面将圆形转化为圆球，这其中只需使用到三角函数而已，是不是非常简单。

下面就是构建网格模型的基本逻辑:

和普通着色器相比，只是增加了uv坐标，uv直接通过顶点着色器差值透传到片段着色器即可，在片段着色器使用texture2D函数获取uv坐标对应的颜色，整体上也是比较基础。

最后实现部分就和之前的webgl基本逻辑一致，不过要准备好地球贴图

图片加载完将构建好的贴图sampler传入着色器即可，其他都是基础业务逻辑，不再详述，这样我们就将三维地球实现了

学习web前端开发，一定要会计算机专业知识吗

这里说的『高大上』的专业课，主要指算法、数据结构、操作系统、编译原理、线性结构、离散数学等等。对于大学不是计算机专业，但以后想要从事前端开发工作的同学来说，这些『高大上』的计算机专业课是否有必要花时间去了解呢？

观点一：

如果你只希望做一个普通的码页面的前端，一点一点的积累一些经验和技巧以谋求生活，那么是不需要的。

如果你热爱代码，热爱前端，希望让自己的工作越来越有趣，越来越有意义，那么非常有用的。

随着时代的变革，前端的职能已经不仅仅只是简单的切图制作页面了。前端工程师的职能也开始越大越全越深入，而且前端技术的发展也迫使我们需要有更高的职业素养。这个时候的前端工程师，首先，是一名工程师。

要学习这些基础课程的原因有三点：

前端的职能在发生转变，我们需要应对桌面端web，桌面端应用，移动端web，hybrid，node应用等等不同的挑战。虽然说这些可能是可以继续细分下去的，但是我觉得作为一个称职的前端，理应有可以自己掌控这些知识的能力。

前端的技术，工具发展速度极快。例如我们现在常用的babel，eslint，如果你想自己写一些loader，plugin，是不是需要一些编译原理相关的知识？常用的node，如果不了解服务器端开发，那么写出来的代码一定非常糟糕。至于webgl之类的就更不用说了。

高新技术的门槛的不断下降。在过去，图像识别，机器学习等的门槛都相对较高，但是在现在，完善的工具库已经给了普罗大众一个非常低的使用门槛。而随之而来的，就是别的技术对于这些技术的低成本应用。你是否有考虑过用图像识别来做一定程度的界面生成或者测试？或者机器学习对于前端的应用。这些都是令人兴奋的场景。

观点二：

『基础决定你可能达到的高度，而业务决定了你的最低瓶颈』，两者不可偏废。

前端的发展非常快，以至于你今天关注的新东西，明年再看可能就截然不同甚至被废弃了。所以保持高的学习力来应对这种变化非常重要。高的学习力在很大程度上和你的计算机基础紧密相关(先抛开智力等不可抗因素)。

现在纯前端范畴里还几乎没有出现新创的知识领域。但是反过来说，从来没有一个领域有Web前端这么飞速发展，不断的有在旧知识体系在它上面重演。我记得有一句名言大概是这个意思：所有东西都会用js实现一遍。 我现在深以为然。 我相信在很多人也看出来了，前端这些年看似发展的非常蓬勃，但其实并没有太多新鲜的东西，一切都是重演。计算机基础是以不变应万变的秘诀。现在的前端现在已经不再需要『我会写java后台代码』等等愚蠢的强调来站直腰板了，成熟的公司已经开始重视前端带来的实际价值，。所以前端本身当然不能固步自封，巩固计算机基础，用以灵活应用到日常业务，用以吸收新鲜技术，也就是自然而然的事情。

总结：

你应该学什么知识，会用到什么知识，几乎只和你做的工作有关。

如果你目的是成为基础扎实，技能门槛很高(甚至无所不能)的工程师，那么学那些没什么不好的，甚至是必须的。

但如果你就是想做个discuz、百度贴吧、淘宝、支付宝的前端，那么投入那些就不一定真的划算了。

另一方面，在学好目标技能，感觉很难进展的情况下，学习更深更广的领域，不失为一条突破瓶颈的好办法。前提是，你真属于那10%甚至1%。

ThreeJS简介

近年来web得到了快速的发展。随着HTML5的普及，网页的表现能力越来越强大。网页上已经可以做出很多复杂的动画，精美的效果。 但是，人总是贪的。那么，在此之上还能做什么呢？其中一种就是通过WebGL在网页中绘制高性能的3D图形。

OpenGL 它是最常用的跨平台图形库。

WebGL 是基于 OpenGL 设计的面向web的图形标准，提供了一系列JavaScript API，通过这些API进行图形渲染将得以利用图形硬件从而获得较高性能。

而 Three.js 是通过对 WebGL 接口的封装与简化而形成的一个易用的图形库。

简单点的说法 threejs=three + js ，three表示3D的意思，js表示javascript的意思。那么合起来，three.js就是使用javascript 来写3D程序的意思。而javascript的计算能力因为google的V8引 擎得到了迅猛的增强，做3D程序，做服务器都没有问题。

WebGL 门槛相对较高，需要相对较多的数学知识（线性代数、解析几何）。因此，想要短时间上手 WebGL 还是挺有难度的。 Three.js 对 WebGL 提供的接口进行了非常好的封装，简化了很多细节，大大降低了学习成本。并且，几乎没有损失 WebGL 的灵活性。

因此，从 Three.js入 手是值得推荐的，这可以让你在较短的学习后就能面对大部分需求场景。

Three.js 的入门是相对简单的，但是当我们真的去学的时候，会发现一个很尴尬的问题：相关的学习资料很少。

通常这种流行的库都有很完善的文档，很多时候跟着官方的文档或官方的入门教程学习就是最好的路线。但Three不是的，它的文档对初学者来说太过简明扼要。

不过官方提供了非常丰富的examples，几乎所有你需要的用法都在某个example中有所体现。但这些example不太适合用来入门，倒是适合入门之后的进一步学习。

这里推荐一些相对较好的教程：

当然，实际的学习过程中这些资料肯定是不太够的，遇到问题还是要自己去查资料。不过这里要提醒一下，Three.js的更新是相当频繁的，现在是r80版本，自2010年4月发布r1以来，这已经是第72个版本了(中间有的版本号跳过了)。因此，在网上找到的资料有些可能是不适合当前版本的，需要注意甄别(前面推荐的资料也都或多或少存在这样的问题)。

要在屏幕上展示3D图形，思路大体上都是这样的：

1、构建一个三维空间

Three中称之为场景(Scene)

2、选择一个观察点，并确定观察方向/角度等

Three中称之为相机(Camera)

3、在场景中添加供观察的物体

Three中的物体有很多种，包括Mesh,Line,Points等，它们都继承自Object3D类

4、将观察到的场景渲染到屏幕上的指定区域

Three中使用Renderer完成这一工作

场景是所有物体的容器，也对应着我们创建的三维世界。

Camera是三维世界中的观察者，为了观察这个世界，首先我们要描述空间中的位置。 Three中使用采用常见的右手坐标系定位。

Three中的相机有两种，分别是正投影相机THREE.OrthographicCamera和透视投影相机THREE.PerspectiveCamera。

这里补充一个视景体的概念：视景体是一个几何体，只有视景体内的物体才会被我们看到，视景体之外的物体将被裁剪掉。这是为了去除不必要的运算。

正交投影相机的视景体是一个长方体，OrthographicCamera的构造函数是这样的：

Camera本身可以看作是一个点，left则表示左平面在左右方向上与Camera的距离。另外几个参数同理。于是六个参数分别定义了视景体六个面的位置。

可以近似地认为，视景体里的物体平行投影到近平面上，然后近平面上的图像被渲染到屏幕上。

2）透视投影相机

fov对应着图中的视角，是上下两面的夹角。aspect是近平面的宽高比。在加上近平面距离near，远平面距离far，就可以唯一确定这个视景体了。

透视投影相机很符合我们通常的看东西的感觉，因此大多数情况下我们都是用透视投影相机展示3D效果。

有了相机，总要看点什么吧？在场景中添加一些物体吧。

Three中供显示的物体有很多，它们都继承自Object3D类，这里我们主要看一下Mesh和Points两种。

1）Mesh

我们都知道，计算机的世界里，一条弧线是由有限个点构成的有限条线段连接得到的。线段很多时，看起来就是一条平滑的弧线了。

计算机中的三维模型也是类似的，普遍的做法是用三角形组成的网格来描述，我们把这种模型称之为Mesh模型。

geometry是它的形状，material是它的材质。

不止是Mesh，创建很多物体都要用到这两个属性。下面我们来看看这两个重要的属性。

2）Geometry

Geometry，形状，相当直观。Geometry通过存储模型用到的点集和点间关系(哪些点构成一个三角形)来达到描述物体形状的目的。

Three提供了立方体(其实是长方体)、平面(其实是长方形)、球体、圆形、圆柱、圆台等许多基本形状；

你也可以通过自己定义每个点的位置来构造形状；

对于比较复杂的形状，我们还可以通过外部的模型文件导入。

3）Material

Material，材质，这就没有形状那么直观了。

材质其实是物体表面除了形状以为所有可视属性的集合，例如色彩、纹理、光滑度、透明度、反射率、折射率、发光度。

这里讲一下材质(Material)、贴图(Map)和纹理(Texture)的关系。

材质上面已经提到了，它包括了贴图以及其它。

贴图其实是‘贴’和‘图’，它包括了图片和图片应当贴到什么位置。

纹理嘛，其实就是‘图’了。

Three提供了多种材质可供选择，能够自由地选择漫反射/镜面反射等材质。

4）Points

讲完了Mesh，我们来看看另一种Object——Points。

Points其实就是一堆点的集合，它在之前很长时间都被称为ParticleSystem(粒子系统)，r68版本时更名为PointCloud,r72版本时才更名为Points。更名主要是因为，Mr.doob认为，粒子系统应当是包括粒子和相关的物理特性的处理的一套完整体系，而Three中的Points简单得多。因此最终这个类被命名为Points。

5）Light

神说：要有光！

光影效果是让画面丰富的重要因素。

Three提供了包括环境光AmbientLight、点光源PointLight、 聚光灯SpotLight、方向光DirectionalLight、半球光HemisphereLight等多种光源。

只要在场景中添加需要的光源就好了。

6）Renderer

在场景中建立了各种物体，也有了光，还有观察物体的相机，是时候把看到的东西渲染到屏幕上了。这就是Render做的事情了。

Renderer绑定一个canvas对象，并可以设置大小，默认背景颜色等属性。

调用Renderer的render函数，传入scene和camera，就可以把图像渲染到canvas中了。

现在，一个静态的画面已经可以得到了，怎么才能让它动起来？

很简单的想法，改变场景中object的位置啊角度啊各种属性，然后重新调用render函数渲染就好了。

那么重新渲染的时机怎么确定？

HTML5为我们提供了requestAnimFrame，它会自动在每次页面重绘前调用传入的函数。

如果我们一开始这样渲染：

只需要改成这样：

object就可以动起来了！

下面我们用一个简单的例子来梳理一下这个过程。

首先写一个有Canvas元素的页面吧。

下面来做Javascript的部分

首先初始化Renderer

初始化场景:

初始化相机：

要唯一确定一个相机的位置与方向，position、up、lookAt三个属性是缺一不可的。

这里我们创建了一个正交投影相机，这里我将视景体大小与屏幕分辨率保持一致只是为了方便，这样坐标系中的一个单位长度就对应屏幕的一个像素了。

我们将相机放在Z轴上，面向坐标原点，相机的上方向为Y轴方向，注意up的方向和lookAt的方向必然是垂直的（类比自己的头就知道了）。

下面添加一个立方体到场景中：

注意我们使用了法向材质 MeshNormalMaterial ，这样立方体每个面的颜色与这个面对着的方向是相关的，更便于观察/调试。

在这个简单的demo里我不打算添加光影效果，而法向材质对光也是没有反应的。 最后来创建一个动画循环吧

每次重绘都让这个立方体转动一点点。 当页面加载好时，调用前面这些函数就好了。

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在学JavaScript，webGL是什么东西，有用吗？

webgl是一种3d图形编程语言，基于html5平台，可以用于制作生动的3d游戏。编写者同时也做好具有opengl es语言的编程基础和数学图形学基础。但是也可以使用babylon.js等有用的框架已减少代码量

数学很差可以学webgl吗

数学很差不建议学webg。其中的算法要用到很多且复杂的数学知识。