答案：通过webgl在canvas中创建3D立方体需四步：1. 获取WebGL上下文；2. 编写并编译顶点和片段着色器；3. 定义立方体顶点与索引并上传至GPU缓冲区；4. 使用矩阵变换设置视角与动画，循环调用drawElements渲染旋转立方体。
要在网页中实现一个3D立方体渲染，WebGL 是一个强大且直接的方式。它允许你在浏览器中使用 javaScript 调用 GPU 进行图形渲染，无需依赖第三方库（如 Three.js），虽然学习曲线稍陡，但能更深入理解图形管线的工作原理。
1. 创建 WebGL 上下文
首先需要在 html 中放置一个 canvas 元素，然后通过 javascript 获取 WebGL 上下文：
const canvas = document.getElementById('glCanvas'); const gl = canvas.getContext('webgl'); <p>if (!gl) { alert('无法初始化 WebGL'); }</p>
确保上下文成功获取，否则浏览器不支持或禁用了 WebGL。
2. 编写着色器程序
WebGL 使用 GLSL（OpenGL 着色语言）编写顶点和片段着色器。你需要将它们作为字符串注入，然后编译链接成着色程序。
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顶点着色器：处理每个顶点的位置变换。
const vsSource = ` attribute vec4 aVertexPosition; uniform mat4 uModelViewMatrix; uniform mat4 uProjectionMatrix; void main() { gl_Position = uProjectionMatrix * uModelViewMatrix * aVertexPosition; } `;
片段着色器：决定像素颜色。
const fsSource = ` void main() { gl_FragColor = vec4(1.0, 0.5, 0.3, 1.0); // 橙色 } `;
接下来编译着色器并链接成程序：
function initShaderProgram(gl, vsSource, fsSource) { const vertexShader = loadShader(gl, gl.VERTEX_SHADER, vsSource); const fragmentShader = loadShader(gl, gl.FRAGMENT_SHADER, fsSource); <p>const shaderProgram = gl.createProgram(); gl.attachShader(shaderProgram, vertexShader); gl.attachShader(shaderProgram, fragmentShader); gl.linkProgram(shaderProgram);</p><p>if (!gl.getProgramParameter(shaderProgram, gl.LINK_STATUS)) { alert('无法初始化着色器程序: ' + gl.getProgramInfoLog(shaderProgram)); return null; } return shaderProgram; }</p><p>function loadShader(gl, type, source) { const shader = gl.createShader(type); gl.shaderSource(shader, source); gl.compileShader(shader);</p><p>if (!gl.getShaderParameter(shader, gl.COMPILE_STATUS)) { console.error('着色器编译错误:', gl.getShaderInfoLog(shader)); gl.deleteShader(shader); return null; } return shader; }</p>
3. 定义立方体的顶点与索引
一个立方体有 8 个顶点，我们可以定义其坐标，并使用索引绘制三角形面（共 6 个面，每个面由两个三角形组成）。
const positions = [ // 前面 -1.0, -1.0, 1.0, 1.0, -1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, -1.0, 1.0, 1.0, // 后面... // （其他面省略，完整需6个面） ]; <p>const indices = [ 0, 1, 2, 0, 2, 3, // 前 4, 5, 6, 4, 6, 7, // 后 8, 9, 10, 8, 10, 11, // 左 // ...其他面索引 ];</p>
将顶点数据上传到 GPU 缓冲区：
const positionBuffer = gl.createBuffer(); gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer); gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(positions), gl.STATIC_DRAW); <p>const indexBuffer = gl.createBuffer(); gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer); gl.bufferData(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, new Uint16Array(indices), gl.STATIC_DRAW);</p>
4. 设置矩阵与动画渲染
使用 mat4 矩阵进行模型、视图和投影变换。可以借助 gl-matrix 库简化操作。
import { mat4 } from 'gl-matrix'; <p>const modelViewMatrix = mat4.create(); const projectionMatrix = mat4.create();</p><p>mat4.perspective(projectionMatrix, 45 * Math.PI / 180, // 视野角度 gl.canvas.clientWidth / gl.canvas.clientHeight, 0.1, // 近裁剪面 100.0 // 远裁剪面 );</p><p>mat4.translate(modelViewMatrix, modelViewMatrix, [0.0, 0.0, -6.0]); mat4.rotate(modelViewMatrix, modelViewMatrix, Date.now() * 0.001, [1, 1, 1]);</p>
在渲染函数中绑定属性和 uniforms：
function render() { gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); gl.clearDepth(1.0); gl.enable(gl.DEPTH_TEST); gl.depthFunc(gl.LEQUAL); gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT); <p>const programInfo = { program: shaderProgram, attribLocations: { vertexPosition: gl.getAttribLocation(shaderProgram, 'aVertexPosition'), }, uniformLocations: { projectionMatrix: gl.getUniformLocation(shaderProgram, 'uProjectionMatrix'), modelViewMatrix: gl.getUniformLocation(shaderProgram, 'uModelViewMatrix'), }, };</p><p>gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer); gl.vertexAttribPointer( programInfo.attribLocations.vertexPosition, 3, // 每个顶点3个值 (x, y, z) gl.FLOAT, // 类型 false, // 不归一化 0, // 步长 0 // 偏移 ); gl.enableVertexAttribArray(programInfo.attribLocations.vertexPosition);</p><p>gl.bindBuffer(gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer);</p><p>gl.useProgram(programInfo.program); gl.uniformMatrix4fv(programInfo.uniformLocations.projectionMatrix, false, projectionMatrix); gl.uniformMatrix4fv(programInfo.uniformLocations.modelViewMatrix, false, modelViewMatrix);</p><p>const vertexCount = indices.length; gl.drawElements(gl.TRIANGLES, vertexCount, gl.UNSIGNED_SHORT, 0);</p><p>requestAnimationFrame(render); // 循环渲染 } render();</p>
这样就完成了一个基础的 3D 立方体旋转动画。
基本上就这些。核心是理解着色器、缓冲区、矩阵变换和绘制流程。虽然原生 WebGL 写起来繁琐，但对掌握图形底层机制非常有帮助。