WebGL(2D) - 入門編 - 8日目: 滑らか(アンチエイリアス)な線の2次ベジェを描く

目標

線の2次ベジェを描く

WebGL開始。

study.js

var w = 400; // 幅
var h = 400; // 高さ
var canvas = document.getElementById("canvas");
canvas.width = w;
canvas.height = h;
var gl = canvas.getContext("webgl");

座標セット

study.js

// 座標セット
// 始点
var x = 50; // x座標
var y = 300; // y座標

// 放物線座標
var cx = 200; // x座標
var cy = 100; // y座標

// 終点
var dx = 350; // x座標
var dy = 300; // y座標

// 線太さ
var lineWidth = 100;

始点と放物線座標、終点と放物線座標の角度を取得

study.js

var angle1 = Math.atan2(y - cy, x - cx) / (Math.PI / 180) * -1;
var angle2 = Math.atan2(dy - cy, dx - cx) / (Math.PI / 180) * -1;

// 角度
var a1 = 270;
var a2 = 90;
if (angle1 > 0) {
    a1 = 90;
    a2 = 270;
}

始点と終点から4点の座標をセット

座標の詳細はこちら
WebGL(2D) - 入門編 - 2日目: 線の太さをコントロールする

study.js

// border
var lw = lineWidth + 1;

// 4点の座標をセット
var x1 = x + Math.cos((angle1 + a1) * Math.PI / 180) * lw / 2;
var y1 = y + Math.sin((angle1 + a1) * Math.PI / 180) * lw / 2 * -1;

var x2 = dx + Math.cos((angle2 - a1) * Math.PI / 180) * lw / 2;
var y2 = dy + Math.sin((angle2 - a1) * Math.PI / 180) * lw / 2 * -1;

var x3 = dx + Math.cos((angle2 - a2) * Math.PI / 180) * lw / 2;
var y3 = dy + Math.sin((angle2 - a2) * Math.PI / 180) * lw / 2 * -1;

var x4 = x + Math.cos((angle1 + a2) * Math.PI / 180) * lw / 2;
var y4 = y + Math.sin((angle1 + a2) * Math.PI / 180) * lw / 2 * -1;

弧の部分の頂点を外積から交差座標をセット

study.js

// 外積から交差座標をセット
var xc1 = cx + Math.cos((angle1 + a1) * Math.PI / 180) * lw / 2;
var yc1 = cy + Math.sin((angle1 + a1) * Math.PI / 180) * lw / 2 * -1;
var xc2 = cx + Math.cos((angle2 - a1) * Math.PI / 180) * lw / 2;
var yc2 = cy + Math.sin((angle2 - a1) * Math.PI / 180) * lw / 2 * -1;

// 外積
var S1 = ((xc2 - x2) * (y1 - y2) - (yc2 - y2) * (x1 - x2)) / 2;
var S2 = ((xc2 - x2) * (y2 - yc1) - (yc2 - y2) * (x2 - xc1)) / 2;

var xc = x1 + (xc1 - x1) * (S1 / (S1 + S2));
var yc = y1 + (yc1 - y1) * (S1 / (S1 + S2));

var vertices = [
    (x1-(w/2))/(w/2), -(y1-(h/2))/(h/2),
    (xc-(w/2))/(w/2), -(yc-(h/2))/(h/2),
    (x2-(w/2))/(w/2), -(y2-(h/2))/(h/2),
    (x3-(w/2))/(w/2), -(y3-(h/2))/(h/2),
    (x4-(w/2))/(w/2), -(y4-(h/2))/(h/2)
];

初期化

study.js

gl.clearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);

alphaを有効にする

study.js

gl.enable(gl.BLEND);
gl.blendFunc(gl.ONE, gl.ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

空のバッファオブジェクトを生成

study.js

var buffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, buffer);

バーテックス(頂点)シェーダー

study.js

var vSource = [
    "precision mediump float;",
    "attribute vec2 vertex;",
    "void main(void) {",
        "gl_Position = vec4(vertex, 0.0, 1.0);",
    "}"
].join("\n");

var vShader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);
gl.shaderSource(vShader, vSource);
gl.compileShader(vShader);
gl.getShaderParameter(vShader, gl.COMPILE_STATUS);

フラグメントシェーダー

アンチエイリアスな線(矩形)の詳細はこちら
WebGL(2D) - 入門編 - 5日目: 滑らか(アンチエイリアス)な線(矩形)を描く

参考資料

• http://hhoppe.com/ravg.pdf

study.js

var rgba = [0.0, 0.0, 0.0, 1.0]; // Red, Green, Blue, Alpha

// 4点からzを算出
function edge (x0, y0, x1, y1, h)
{
    var x = x1 - x0;
    var y = y1 - y0;
    var _y0 = (h - y0);
    var _y1 = (h - y1);

    var edges = [];
    var scale = 1.0 / Math.sqrt(x * x + y * y);
    edges[edges.length] = (_y0 - _y1) * scale;
    edges[edges.length] = (x1 - x0) * scale;
    edges[edges.length] = (x0 * _y1 - x1 * _y0) * scale;
    return edges;
}

var e0 = edge(x1, y1, x4, y4, h);
var e1 = edge(x3, y3, x2, y2, h);

var fSource = [
    "precision highp float;",

    // From: http://research.microsoft.com/en-us/um/people/hoppe/ravg.pdf
    "float det(vec2 a, vec2 b) { return a.x * b.y - b.x * a.y; }",
    "vec2 get_distance_vector(vec2 b0, vec2 b1, vec2 b2) {",
        "float a = det(b0, b2), b = 2.0 * det(b1, b0), d = 2.0 * det(b2, b1);",
        "float f = b * d - a * a;",
        "vec2 d21 = b2 - b1, d10 = b1 - b0, d20 = b2 - b0;",
        "vec2 gf = 2.0 * (b * d21 + d * d10 + a * d20);",
        "gf = vec2(gf.y, -gf.x);",
        "vec2 pp = -f * gf / dot(gf, gf);",
        "vec2 d0p = b0 - pp;",
        "float ap = det(d0p, d20), bp = 2.0 * det(d10, d0p);",
        "float t = clamp((ap + bp) / (2.0 * a + b + d), 0.0 ,1.0);",
        "return mix(mix(b0, b1, t), mix(b1, b2, t), t);",
    "}",

    "void main(void) {",
        "vec2 xy = gl_FragCoord.xy;",
        "vec3 pos = vec3(xy, 1.0);",
        "float a0 = clamp(dot(vec3("+ e0.join(",") +"), pos), 0.0, 1.0);",
        "float a1 = clamp(dot(vec3("+ e1.join(",") +"), pos), 0.0, 1.0);",
        "float alpha = min(a0, a1);",
        "vec2 p0 = vec2("+ x +", "+ (h-y) +") - xy;",
        "vec2 p1 = vec2("+ cx +", "+ (h-cy) +") - xy;",
        "vec2 p2 = vec2("+ dx +", "+ (h-dy) +") - xy;",
        "float d = length(get_distance_vector(p0, p1, p2))8;",
        "vec2 t = vec2("+ ((lineWidth/2)-0.5) +", 0.0);",
        "if(d > t.x) {",
            "alpha = clamp(1.0 - smoothstep(d, t.x, t.x + 0.25), 0.0, 1.0);",
        "}",
        "gl_FragColor = vec4("+ rgba.join(",") +") * alpha;",
    "}"
].join("\n");

var fShader = gl.createShader(gl.FRAGMENT_SHADER);
gl.shaderSource(fShader, fSource);
gl.compileShader(fShader);
gl.getShaderParameter(fShader, gl.COMPILE_STATUS);

プログラムオブジェクトの生成

study.js

var program = gl.createProgram();
gl.attachShader(program, vShader);
gl.attachShader(program, fShader);
gl.linkProgram(program);
gl.getProgramParameter(program, gl.LINK_STATUS);
gl.useProgram(program);

シェーダー側の変数をjs側で受け受け取る

study.js

var vertex = gl.getAttribLocation(program, "vertex");
gl.enableVertexAttribArray(vertex);
gl.vertexAttribPointer(vertex, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);

備忘録

WebGLStudy