从0开发3D引擎（二）：准备预备知识

大家好，本文介绍了开发3D引擎需要的预备知识，给出了相关的资源。

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从0开发3D引擎（一）：开篇

了解Web 3D

Web 3D的历史

目前Web 3D是基于WebGL这个Web端3D API的，它的版本历史为：

（图来自于WebGPU 开发状态与计划）

（注：OpenGL是桌面端的3D API，OpenGL ES是移动端的3D API）

• 2007年，发布OpenGL ES 2.0

OpenGL ES 2.0引入了可编程着色器，增加了顶点着色器和片段着色器。

• 2011年，基于OpenGL ES 2.0，发布WebGL 1.0

WebGL 1.0的发布和各大浏览器的支持，意味着Web 3D时代的来临。随后各种Web 3D开源引擎（如three.js、babylon.js等）以及Web 3D商业化方案（如playcanvas）陆续出现，使得Web 3D应用开发变得越来越简单。

• 2012年，发布了OpenGL ES 3.0；2014年和2015年分别发布了OpenGL ES 3.1和3.2

移动端3D API继续增强，升级内容如上图（“WebGL版本演示”）所示。

• 2017年，基于OpenGL ES 3.0，发布了WebGL 2.0

WebGL 2.0完全兼容WebGL 1.0，进行了很多增强：如支持3D纹理、UBO等

Apple不支持WebGL 2.0的，但是根据知乎上的“狄学长”的回答，谷歌正在提供协助，使得苹果手机的ios系统在不久后支持它：

Google Chrome team 正在帮Apple的Safari 把ANGLE接入到Webkit
这样最后的ios上就能支持WebGL2了。预计是2020年底。

WebGL 2.0相关学习资料
WebGL2有什么新内容
最值得期待的WebGL 2.0功能
WebGL 2.0 for SIGGRAPH Asia 2015

Web 3D的未来

• 未来，基于DirectX12、Vulkan和Metal，将会发布WebGPU

WebGPU是最新的Web 3D API，是WebGL的升级版。
浏览器封装了现代图形API（Dx12、Vulkan、Metal），提供给Web 3D程序员WebGPU API。

（图来自于WebGPU 开发状态与计划）

（图来自于WebGPU 开发状态与计划）

WebGPU相关学习资料
WebGPU学习系列目录
该系列是我写的WebGPU实战教程，如果读者想从0学习WebGPU，了解现代图形API的技术要点，欢迎读者阅读它～

了解WebGL 1.0的基础知识

本系列使用WebGL 1.0构建3D引擎，因此在本节会介绍相关的学习资源。

入门学习

《WebGL编程指南》

非常易懂的实战类书籍，提供了很多具体的Demo，让读者能零基础学习和应用WebGL。
建议读者先阅读该书。

豆瓣书评

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坐标系变换

3D模型的坐标需要在多个坐标系中进行变换（通过乘以对应的矩阵进行变换），相关资料可参考：
OpenGL坐标变换及其数学原理，两种摄像机交互模型（附源程序） -> 图形学中的变换模型以及OpenGL的实现
[OpenGL ES 03]3D变换：模型，视图，投影与Viewport
齐次坐标系入门级思考

3D数学

《3D数学基础：图形与游戏开发》

本书讲解矩阵、四元数等跟引擎开发非常相关的数学知识。

建议读者先大概浏览一遍，有一个印象，然后在本系列后面开发引擎的过程中，遇到问题再查询该书的对应章节。

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渲染管线

在每一帧，GPU会处理从CPU端传来的3D数据，经过渲染管线的处理，最终绘制到屏幕上。

渲染管线会执行多个着色器，经历多个处理阶段。

可以通过相关资料进行了解：

• WebGL学习笔记（一）：理解基本概念和渲染管线

• 《OpenGL超级宝典》

本书详细介绍了OpenGL 2.0的渲染流水线的各个阶段（如深度测试等），通俗易懂，适合入门。

虽然本书介绍OpenGL 2.0，但因为WebGL 1对应OpenGL 2.0，所以本书的知识点也可以套用在WebGL 1中。

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