Verwendung von Texturen in WebGL

Das Erste, was zu tun ist, ist Code hinzuzufügen, um die Texturen zu laden. In unserem Fall verwenden wir eine einzelne Textur, die auf alle sechs Seiten unseres rotierenden Würfels abgebildet wird. Dieselbe Technik kann jedoch für jede Anzahl an Texturen verwendet werden.

//
// Initialize a texture and load an image.
// When the image finished loading copy it into the texture.
//
function loadTexture(gl, url) {
  const texture = gl.createTexture();
  gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);

  // Because images have to be downloaded over the internet
  // they might take a moment until they are ready.
  // Until then put a single pixel in the texture so we can
  // use it immediately. When the image has finished downloading
  // we'll update the texture with the contents of the image.
  const level = 0;
  const internalFormat = gl.RGBA;
  const width = 1;
  const height = 1;
  const border = 0;
  const srcFormat = gl.RGBA;
  const srcType = gl.UNSIGNED_BYTE;
  const pixel = new Uint8Array([0, 0, 255, 255]); // opaque blue
  gl.texImage2D(
    gl.TEXTURE_2D,
    level,
    internalFormat,
    width,
    height,
    border,
    srcFormat,
    srcType,
    pixel,
  );

  const image = new Image();
  image.onload = () => {
    gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
    gl.texImage2D(
      gl.TEXTURE_2D,
      level,
      internalFormat,
      srcFormat,
      srcType,
      image,
    );

    // WebGL1 has different requirements for power of 2 images
    // vs. non power of 2 images so check if the image is a
    // power of 2 in both dimensions.
    if (isPowerOf2(image.width) && isPowerOf2(image.height)) {
      // Yes, it's a power of 2. Generate mips.
      gl.generateMipmap(gl.TEXTURE_2D);
    } else {
      // No, it's not a power of 2. Turn off mips and set
      // wrapping to clamp to edge
      gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_S, gl.CLAMP_TO_EDGE);
      gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_T, gl.CLAMP_TO_EDGE);
      gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR);
    }
  };
  image.src = url;

  return texture;
}

function isPowerOf2(value) {
  return (value & (value - 1)) === 0;
}

Die loadTexture()-Routine beginnt damit, ein WebGL-Texturobjekt texture zu erstellen, indem sie die WebGL-Funktion createTexture() aufruft. Anschließend lädt sie einen einzelnen blauen Pixel mithilfe von texImage2D() hoch. Dadurch wird die Textur sofort als einfarbig blau verwendbar, auch wenn es einige Momente dauern kann, bis unser Bild heruntergeladen ist.

Um die Textur aus der Bilddatei zu laden, wird dann ein Image-Objekt erstellt und der src-Attribut dem URL unseres Bildes zugewiesen, das wir als Textur verwenden möchten. Die Funktion, die wir image.onload zuweisen, wird aufgerufen, sobald das Bild fertig heruntergeladen ist. An diesem Punkt rufen wir erneut texImage2D() auf, diesmal unter Verwendung des Bildes als Quelle für die Textur. Danach richten wir Filterung und Wrapping für die Textur basierend darauf ein, ob das heruntergeladene Bild eine Zweierpotenz in beiden Dimensionen ist oder nicht.

WebGL1 kann nur Nicht-Zweierpotenz-Texturen mit Filterung auf NEAREST oder LINEAR verwenden und kann dafür kein Mipmap generieren. Der Wrapping-Modus muss außerdem auf CLAMP_TO_EDGE gesetzt werden. Wenn die Textur hingegen eine Zweierpotenz in beiden Dimensionen ist, kann WebGL eine höhere Qualität der Filterung durchführen, es kann Mipmap verwenden und den Wrapping-Modus auf REPEAT oder MIRRORED_REPEAT setzen.

Ein Beispiel für eine wiederholte Textur ist das Kacheln eines Bildes von ein paar Ziegeln, um eine Ziegelwand zu bedecken.

Mipmapping und UV-Wiederholung können mit texParameteri() deaktiviert werden. Dies ermöglicht Nicht-Zweierpotenz-Texturen (NPOT) auf Kosten von Mipmapping, UV-Wrapping, UV-Kachelung und Ihrer Kontrolle darüber, wie das Gerät Ihre Textur behandelt.

// gl.NEAREST is also allowed, instead of gl.LINEAR, as neither mipmap.
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR);
// Prevents s-coordinate wrapping (repeating).
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_S, gl.CLAMP_TO_EDGE);
// Prevents t-coordinate wrapping (repeating).
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_T, gl.CLAMP_TO_EDGE);

Erneut werden mit diesen Parametern kompatible WebGL-Geräte jede Auflösung für diese Textur akzeptieren (bis zu ihren maximalen Abmessungen). Ohne die obige Konfiguration erwartet WebGL, dass alle Samples von NPOT-Texturen fehlschlagen, indem sie transparentes Schwarz zurückgeben: rgb(0 0 0 / 0%).

Um das Bild zu laden, fügen Sie einen Aufruf unserer loadTexture()-Funktion in Ihre main()-Funktion hinzu. Dies kann nach dem Aufruf von initBuffers(gl) hinzugefügt werden.

Aber es sei auch darauf hingewiesen: Browser kopieren Pixel vom geladenen Bild in einer von oben nach unten geordneten Reihenfolge – von der oberen linken Ecke aus; jedoch erwartet WebGL die Pixel in einer von unten nach oben geordneten Reihenfolge – beginnend von der unteren linken Ecke. (Für weitere Details siehe Warum ist meine WebGL-Textur kopfüber?.)

Um also zu verhindern, dass die resultierende Bildtextur beim Rendern eine falsche Ausrichtung hat, müssen wir auch pixelStorei() mit dem Parameter gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL auf true setzen, um die Pixel in die von unten nach oben geordnete Reihenfolge zu bringen, die WebGL erwartet.

// Load texture
const texture = loadTexture(gl, "cubetexture.png");
// Flip image pixels into the bottom-to-top order that WebGL expects.
gl.pixelStorei(gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL, true);

An diesem Punkt ist die Textur geladen und bereit zur Verwendung. Bevor wir sie jedoch verwenden können, müssen wir die Zuordnung der Texturkoordinaten zu den Eckpunkten der Flächen unseres Würfels festlegen. Dies ersetzt den gesamten zuvor vorhandenen Code zur Konfiguration von Farben für jede Fläche des Würfels in initBuffers().

function initTextureBuffer(gl) {
  const textureCoordBuffer = gl.createBuffer();
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, textureCoordBuffer);

  const textureCoordinates = [
    // Front
    0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 1.0,
    // Back
    0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 1.0,
    // Top
    0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 1.0,
    // Bottom
    0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 1.0,
    // Right
    0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 1.0,
    // Left
    0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 1.0,
  ];

  gl.bufferData(
    gl.ARRAY_BUFFER,
    new Float32Array(textureCoordinates),
    gl.STATIC_DRAW,
  );

  return textureCoordBuffer;
}

Zunächst erstellt dieser Code einen WebGL-Puffer, in den wir die Texturkoordinaten für jede Fläche speichern, und bindet dann diesen Puffer als Array, in das wir schreiben werden.

Das textureCoordinates-Array definiert die Texturkoordinaten, die jedem Eckpunkt jeder Fläche entsprechen. Beachten Sie, dass die Texturkoordinaten von 0,0 bis 1,0 reichen; die Abmessungen von Texturen werden für den Zweck der Texturabbildung auf einen Bereich von 0,0 bis 1,0 normalisiert, unabhängig von ihrer tatsächlichen Größe.

Sobald wir das Texturabbildungs-Array eingerichtet haben, geben wir das Array in den Puffer, sodass WebGL diese Daten für seine Verwendung bereithält.

Dann geben wir den neuen Puffer zurück.

Als nächstes müssen wir initBuffers() aktualisieren, um den Texturkoordinaten-Puffer anstelle des Farb-Puffers zu erstellen und zurückzugeben.

const textureCoordBuffer = initTextureBuffer(gl);

return {
  position: positionBuffer,
  textureCoord: textureCoordBuffer,
  indices: indexBuffer,
};

Das Shader-Programm muss ebenfalls aktualisiert werden, um die Texturen anstelle der einfarbigen Farben zu verwenden.

Wir müssen den Vertex-Shader ersetzen, damit er anstelle von Farbwerten die Daten der Texturkoordinaten abruft.

const vsSource = `
    attribute vec4 aVertexPosition;
    attribute vec2 aTextureCoord;

    uniform mat4 uModelViewMatrix;
    uniform mat4 uProjectionMatrix;

    varying highp vec2 vTextureCoord;

    void main(void) {
      gl_Position = uProjectionMatrix * uModelViewMatrix * aVertexPosition;
      vTextureCoord = aTextureCoord;
    }
  `;

Der Schlüsseländerung hier ist, dass wir anstelle der Eckpunktfarben die Texturkoordinaten abrufen und an den Fragment-Shader übergeben; dies gibt den Ort innerhalb der Textur an, der dem Eckpunkt entspricht.

Auch der Fragment-Shader muss aktualisiert werden.

const fsSource = `
    varying highp vec2 vTextureCoord;

    uniform sampler2D uSampler;

    void main(void) {
      gl_FragColor = texture2D(uSampler, vTextureCoord);
    }
  `;

Anstatt dem Fragment eine Farbwert zuzuweisen, wird die Farbe des Fragments berechnet, indem der texel (das heißt, das Pixel innerhalb der Textur) basierend auf dem Wert von vTextureCoord abgerufen wird, der wie die Farben zwischen den Eckpunkten interpoliert wird.

Da wir ein Attribut geändert und ein Uniform hinzugefügt haben, müssen wir deren Positionen abfragen.

const programInfo = {
  program: shaderProgram,
  attribLocations: {
    vertexPosition: gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aVertexPosition"),
    textureCoord: gl.getAttribLocation(shaderProgram, "aTextureCoord"),
  },
  uniformLocations: {
    projectionMatrix: gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uProjectionMatrix"),
    modelViewMatrix: gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uModelViewMatrix"),
    uSampler: gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uSampler"),
  },
};

Die Änderungen an der drawScene()-Funktion sind einfach.

// tell webgl how to pull out the texture coordinates from buffer
function setTextureAttribute(gl, buffers, programInfo) {
  const num = 2; // every coordinate composed of 2 values
  const type = gl.FLOAT; // the data in the buffer is 32-bit float
  const normalize = false; // don't normalize
  const stride = 0; // how many bytes to get from one set to the next
  const offset = 0; // how many bytes inside the buffer to start from
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, buffers.textureCoord);
  gl.vertexAttribPointer(
    programInfo.attribLocations.textureCoord,
    num,
    type,
    normalize,
    stride,
    offset,
  );
  gl.enableVertexAttribArray(programInfo.attribLocations.textureCoord);
}

setTextureAttribute(gl, buffers, programInfo);

Fügen Sie dann Code hinzu, um die Textur anzugeben, die auf die Flächen abgebildet werden soll.

// Tell WebGL we want to affect texture unit 0
gl.activeTexture(gl.TEXTURE0);

// Bind the texture to texture unit 0
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);

// Tell the shader we bound the texture to texture unit 0
gl.uniform1i(programInfo.uniformLocations.uSampler, 0);

WebGL stellt mindestens 8 Textureinheiten zur Verfügung; die erste dieser Einheiten ist gl.TEXTURE0. Wir teilen WebGL mit, dass wir die Einheit 0 beeinflussen möchten. Dann rufen wir bindTexture() auf, das die Textur an den TEXTURE_2D-Bindungspunkt der Textureinheit 0 bindet. Dann sagen wir dem Shader, dass für den uSampler die Textureinheit 0 verwendet werden soll.

Zuletzt fügen Sie texture als Parameter der drawScene()-Funktion hinzu, sowohl dort, wo sie definiert ist, als auch dort, wo sie aufgerufen wird.

function drawScene(gl, programInfo, buffers, texture, cubeRotation) {

drawScene(gl, programInfo, buffers, texture, cubeRotation);

An diesem Punkt sollte der rotierende Würfel einsatzbereit sein.

Vollständigen Code ansehen | Öffnen Sie diese Demo auf einer neuen Seite

Das Laden von WebGL-Texturen unterliegt den Zugangskontrollen zwischen verschiedenen Domains. Damit Ihr Inhalt eine Textur von einer anderen Domain laden kann, muss eine CORS-Genehmigung eingeholt werden. Siehe HTTP-Zugriffskontrolle für Details zu CORS.

Da WebGL nun erfordert, dass Texturen aus sicheren Kontexten geladen werden, können Sie keine Texturen verwenden, die aus file:///-URLs in WebGL geladen wurden. Das bedeutet, dass Sie einen sicheren Webserver benötigen, um Ihren Code zu testen und bereitzustellen. Für lokale Tests lesen Sie unseren Leitfaden Wie richte ich einen lokalen Testserver ein? für Hilfe.

Sehen Sie sich diesen hacks.mozilla.org-Artikel an, um zu verstehen, wie Sie CORS-genehmigte Bilder als WebGL-Texturen verwenden können.

Gefährdete (schreibgeschützte) 2D-Leinwände können nicht als WebGL-Texturen verwendet werden. Eine 2D-<canvas> wird z.B. gefährdet, wenn ein Bild aus einer anderen Domain darauf gezeichnet wird.

• Zurück
• Weiter