webgl实现物体描边效果的方法介绍

前言

终于把手头的事结束了，可以有时间来研究研究技术~作为一名3D开发人员，仅仅使用现有的引擎来开发项目不免有些浮于表面，多研究研究底层的实现更利于对3D开发整体的把控~于是我决定最近开始研究webgl一些特效的实现，希望能在秋招前对底层有更深入的理解。

在webgl中实现描边的效果有很多种方式，比如我写卡通风格着色器那篇文章讲到的（将视线投影到每个点的法线上，这个值越小越说明这个点靠近边缘），所以接下来介绍实现的另一种方式：法线延展法。

这种方法不用进行法线与视线之间的计算，而是将物体每个点的x、y、z坐标沿着该点的法线扩大一定的距离并且添加描边的颜色，然后在绘制原来的物体覆盖到上面，这样便实现了描边的效果。

这里将原物体覆盖到描边物体上面就有两种实现的方式：

1.先关闭深度检测，然后绘制描边物体，开启深度检测，绘制原物体。这样由于绘制描边物体时深度检测被关闭了，原物体就会覆盖在描边物体上绘制从而实现描边效果。缺点：当两个物体重合时会出现重合位置没有描边的情况，这是由于第二次绘制的东西覆盖到了第一次描边的物体上，所以先画的边自然就会被遮挡啦~

2.不关闭深度检测，开启背面剪裁，绘制描边物体时将卷绕方向置为顺时针方向（默认是逆时针），在进行绘制，绘制完成之后将卷绕方向设置回顺时针方向。这样背面剪裁的开启使得描边物体只能绘制出它的背面，这样便实现了描边效果，而且由于没有关闭深度测试，该物体的描边效果会根据其位置决定是否遮挡。

//绘制一帧画面的方法
  function drawFrame()
  {   
   //若还没有加载完则不绘制
   if(!ooTri || !mbTri) {return;}
   
   //清除着色缓冲与深度缓冲
   gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT); 
   
   //保护现场
   ms.pushMatrix();   
   //绕Y轴旋转
   ms.rotate(currentAngle,0,1,0);
//方法1
//   gl.disable(gl.DEPTH_TEST);      //启用深度缓冲写入
//   mbTri.drawSelf(ms);//绘制描边物体
//   gl.enable(gl.DEPTH_TEST);      //关闭深度缓冲写入
//   ooTri.drawSelf(ms);//绘制原物体
//方法2
   gl.enable(gl.CULL_FACE);      //开启剪裁
   gl.cullFace(gl.BACK);       //剪裁背面
   gl.frontFace(gl.CW);       //绘制顺序为顺时针
   mbTri.drawSelf(ms);//绘制描边物体
   gl.frontFace(gl.CCW);       //绘制顺序为逆时针
   ooTri.drawSelf(ms);//绘制原物体


   //恢复现场
   ms.popMatrix();
   
   //修改旋转角度
   currentAngle += incAngle;
   if (currentAngle > 360)
   {
    currentAngle -= 360; 
   }   
  } 
  其着色器代码如下：
uniform mat4 uMVPMatrix;       //总变换矩阵
attribute vec3 aPosition;         //顶点位置
attribute vec3 aNormal;         //顶点法向量
void main(){
 vec3 position=aPosition;      //获取此顶点位置
 position.xyz+=aNormal*0.4;    //将顶点位置沿法线方向挤出
 gl_Position = uMVPMatrix * vec4(position.xyz,1);//根据总变换矩阵计算此次绘制此顶点位置
}
<#BREAK_BN#>
precision mediump float;        //设置浮点默认精度

void main(){
 gl_FragColor = vec4(0.0,1.0,0.0,0.0);     //给此片元颜色值
}

其实这两种描边方法还是有着一些区别（第二种对于复杂物体会产生类似包裹的效果）具体效果还得根据具体的场景来决定。

PS:这里还要注意一点，WebGL是个状态机。我们可以这么理解，假设WebGL中的属性P的值为1，你在某一次操作中，把P的值设置成了2，那么在你下一次设置P的值之前，P的值永远是2。这一点很重要！

Github地址：https://github.com/StringKun/WebGL-object-of-stroke

总结