Проекция в WebGL, или «алло а камера где дядя»

Когда я только начинал заниматься графикой (а точнее, на тот момент еще геймдевом), совсем зеленый и не нюхавший так сказать полигонов, я взялся за движок Blitz3D. Он был настолько прост, что даже для неподготовленного человека взять и собрать сцену было проще простого. Взял пространство, поставил туда камеру, повесил кубик и уже идешь хвалиться родителям, что ты Senior Graphics Developer. 😎 И вот ты приходишь в OpenGL (да, именно десктопный, про WebGL будет чуть позже) и думаешь «ну я уже все знаю, сейчас все быстренько накину, и все как обычно отрендерится!». Но начинающего разработчика графики ждало крупное разочарование.

На самом деле, в низкоуровневой графике вообще нет такого понятия, как камера. Все, что на самом деле умеет WebGL — это растрировать полигоны, переводя их координаты в экранное пространство.
💅🏻 Так как же это происходит, и что для этого нужно сделать?

WebGL представляет твой экран, как трехмерную координатную систему, где X смотрит вправо, Y вверх, а Z-координата направлена из монитора прямо на тебя (одна из самых нелогичных вещей для неподготовленного человека, так как во всех игровых движках Z обычно смотрит вглубь экрана). Если представить это все в виде куба, то его размеры будут от (-1, -1, -1) до (1, 1, 1), когда (0, 0, 0) будет центром экрана, а ребра этого куба будут краями экрана. И для того, чтобы наша моделька отобразилась, нужно всю ее геометрию преобразовать каким-то неведомым образом так, чтобы она вписывалась в этот куб, иначе мы рискуем отрисовать ее за пределами экрана. Я нарочно не упоминаю про Z-координату, так как не очень просто будет с наскока объяснить, что она из себя здесь представляет, но не волнуйтесь, чуть позже мы к ней вернемся.

🪢 Так как же нам обработать модель так, чтобы она оказалась в этом кубе?
На помощь нам придут матрицы (ну, которые математические, давайте без приколов).

Матрицы в WebGL представляют собой массив из 16 дробных чисел, в виде 4х4, в которых содержится информация о повороте, сдвиге и размере. И вот уже читатель начинает догадываться: «то есть нам надо построить какую-то специфическую матрицу, и уже на нее помножить все точки нашей модельки». И это абсолютно верно, с одной маленькой ремаркой — матриц у нас будет не одна, а целых три: матрица проекции, матрица отображения и матрица объекта. Давайте быстренько их и разберем.

#rdclr_frontend #WebGL