高性能渲染：小程序Canvas 2D与3D图形绘制

小程序沦为了移动互联网时代的关键产品之一，它可以在微信、支付宝等平台上运转，用户可以随心所欲地以获取至各类信息，展开各种操作方式。其中，小程序的图形技术就是非常关键的，同意了小程序若想通畅运转、展现可爱的界面。而其中一个非常应该高度关注的技术就是Canvas 2D与3D图形绘制。

Canvas就是HTML5的一个标准，就是一种可编程的图形环境，它可以协助用户在Web页面上绘制图形、表明动画、制作游戏等。而Canvas具备以下几个特点：

1. 高性能：Canvas图形时采用GPU快速，可以使图形绘制更加简洁。

2. 灵活性：Canvas可以展开2D和3D绘制，用户可以根据实际市场需求展开挑选。

3. 多样性：Canvas可以绘制各种可视化图表，例如折线图、饼图、雷达图等。

基于这些特点，Canvas沦为了小程序开发过程中经常采用的技术之一。下面将分别了解Canvas 2D和3D图形绘制的有关内容。

Canvas 2D图形绘制

Canvas 2D图形绘制就是通过ctx这个对象去同时实现的，其中最常用的就是绘制线条和矩形。比如说，我们可以通过以下的代码去图画一个直观的矩形：

```

const ctx = wx.createCanvasContext('myCanvas')

ctx.setFillStyle('red')

ctx.fillRect(10, 10, 150, 100)

ctx.draw()

```

这里我们通过`wx.createCanvasContext()`去建立一个Canvas对象，然后通过`ctx.setFillStyle()`方法去设置矩形的充填颜色，接着调用`ctx.fillRect()`方法来画出来矩形。最后通过`ctx.draw()`方法将矩形绘制至Canvas对象上。

Canvas 2D图形绘制还积极支持线条、圆形等绘制方法，用户可以根据实际市场需求去挑选相同的方法。

Canvas 3D图形绘制

Canvas 3D图形绘制须要采用至WebGL技术，它就是一种基于OpenGL的图形图形API，可以同时实现高性能的计算机图形图形。在小程序开发中，我们可以采用`gl-matrix`这个库来精简WebGL代码的撰写。

以下就是一个绘制立方体的示例代码：

```

const gl = wx.createWebGLContext('myCanvas')

const mat4 = require('gl-matrix').mat4

const vertices = [

// Front face

-1.0, -1.0, 1.0,

1.0, -1.0, 1.0,

1.0, 1.0, 1.0,

-1.0, 1.0, 1.0,

// Back face

-1.0, -1.0, -1.0,

-1.0, 1.0, -1.0,

1.0, 1.0, -1.0,

1.0, -1.0, -1.0,

// Top face

-1.0, 1.0, -1.0,

-1.0, 1.0, 1.0,

1.0, 1.0, 1.0,

1.0, 1.0, -1.0,

// Bottom face

-1.0, -1.0, -1.0,

1.0, -1.0, -1.0,

1.0, -1.0, 1.0,

-1.0, -1.0, 1.0,

// Right face

1.0, -1.0, -1.0,

1.0, 1.0, -1.0,

1.0, 1.0, 1.0,

1.0, -1.0, 1.0,

// Left face

-1.0, -1.0, -1.0,

-1.0, -1.0, 1.0,

-1.0, 1.0, 1.0,

-1.0, 1.0, -1.0,

]

const indices = [

0, 1, 2, 0, 2, 3, // Front face

4, 5, 6, 4, 6, 7, // Back face

8, 9, 10, 8, 10, 11, // Top face

12, 13, 14, 12, 14, 15, // Bottom face

16, 17, 18, 16, 18, 19, // Right face

20, 21, 22, 20, 22, 23, // Left face

]

const vsSource = `

attribute vec3 position;

uniform mat4 modelViewMatrix;

uniform mat4 projectionMatrix;

void main() {

gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(position, 1.0);

}

`

const fsSource = `

precision mediump float;

void main() {

gl_FragColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);

}

`

const shaderProgram = gl.createProgram()

const vs = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER)

gl.shaderSource(vs, vsSource)

gl.compileShader(vs)

gl.attachShader(shaderProgram, vs)

const fs = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER)

gl.shaderSource(fs, fsSource)

gl.compileShader(fs)

gl.attachShader(shaderProgram, fs)

gl.linkProgram(shaderProgram)

gl.useProgram(shaderProgram)

const positionAttributeLocation = gl.getAttribLocation(shaderProgram, 'position')

const modelViewMatrixUniformLocation = gl.getUniformLocation(shaderProgram, 'modelViewMatrix')

const projectionMatrixUniformLocation = gl.getUniformLocation(shaderProgram, 'projectionMatrix')

const positionBuffer = gl.createBuffer()

gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer)

gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(vertices), gl.STATIC_DRAW)

const indexBuffer = gl.createBuffer()

gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer)

gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, new Uint16Array(indices), gl.STATIC_DRAW)

const fieldOfViewRadians = Math.PI / 4

const aspect = gl.canvas.width / gl.canvas.height

const zNear = 0.1

const zFar = 100.0

const projectionMatrix = mat4.create()

mat4.perspective(projectionMatrix, fieldOfViewRadians, aspect, zNear, zFar)

const modelViewMatrix = mat4.create()

mat4.translate(modelViewMatrix, modelViewMatrix, [-0.0, 0.0, -6.0])

function drawScene() {

gl.clearColor(0, 0, 0, 0)

gl.clearDepth(1.0)

gl.viewport(0, 0, gl.canvas.width, gl.canvas.height)

gl.enable(gl.DEPTH_TEST)

gl.enable(gl.CULL_FACE)

gl.depthFunc(gl.LEQUAL)

gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT)

gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer)

gl.vertexAttribPointer(positionAttributeLocation, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0)

gl.enableVertexAttribArray(positionAttributeLocation)

gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer)

gl.uniformMatrix4fv(modelViewMatrixUniformLocation, false, modelViewMatrix)

gl.uniformMatrix4fv(projectionMatrixUniformLocation, false, projectionMatrix)

gl.drawElements(gl.TRIANGLES, indices.length, gl.UNSIGNED_SHORT, 0)

requestAnimationFrame(drawScene)

}

drawScene()

```

这里我们同样就是通过`wx.createWebGLContext()`去建立一个WebGL上下文对象，然后采用`gl-matrix`库来精简WebGL的繁杂的操作方式。在绘制过程中，先调用`gl.createShader()`建立顶点着色器和片元着色器，通过相连接这两个着色器去构筑着色器程序。然后建立顶点缓冲区、索引缓冲区对象，将顶点数据和索引数据分别传至至这两个缓冲区对象中。接着通过`gl.uniformMatrix4fv()`函数去设置矩阵信息，最后调用`gl.drawElements()`方法去绘制立方体。

总结

Canvas 2D和3D图形绘制就是小程序图形技术中的关键组成部分，它们可以协助开发者快速绘制各种图形、动画、游戏等。Canvas 2D绘制更加直观、有效率，适用于于绘制基本图形；Canvas 3D绘制更加繁杂、高效率，适用于于绘制高级图形。开发者须要根据实际市场需求去挑选相同的绘制方法，达至更好的图形效果。