WebGL之sprite精灵效果显式数字贴图

　　接着前一篇《WebGL实现sprite精灵效果的GUI控件》，我们继续开发我们的数字系统GUI控件，因为这套数字系统是基于sprite效果的，所以数字随相机转动而旋转（永远面对相机），随场景缩放而逆向缩放（数字在屏幕上看上去大小不变）。实现sprite效果的核心方法在前一篇文章里已经详细说明，这里不再赘述，本文要讨论的是如何将用户输入的数字文本转变成GUI控件的数字贴图。请看demo。

我们能清楚地看到，在角度测量模式下，我们动态地绘制了两条边的长度数字贴图和角度大小的数字贴图。对于我们来说，计算边长和夹角是非常简单的工作，但怎么把结果数字转变成对应的图片呢，这里鲫鱼是通过uv坐标和数字图片一一映射实现的。其实原理非常简单，鲫鱼有一张包含0~9和小数点，角度的°的图片png，用户输入是一串包含0~9，小数点和°的字符串，鲫鱼将每一个字符都绑定图片的uv坐标，这样构造出的函数输入是字符串，返回就是对应输入字符串的uv坐标数组。我们知道构造纹理texture的贴图就是利用图片的uv坐标来定位图片在texture上的位置信息，利用这个原理，鲫鱼拿回的uv数组就完成了将一个一个数字贴到一片显式数字的矩形模型中，用户看到的就会是一片显式一串数字的矩形（当然矩形是透明的，用户只能看到数字）。

　　以上是原理的解释，我们先来看一下数字的png图片长啥样。

这张就是包含数字和小数点和°的png图片，注意它是正方形的，且尺寸是2的幂次方。这两点前者是为了优化webgl的材质渲染，后者是为了能被webgl的材质所识别。为了做成正方形，我们用空白填充。好了，接下来我们来看看代码，关于uv贴图的映射和texture绑定图片，我们先来看uv映射。

 /**
  * 字库
  * */
 let TextImage = function(){
     this._library = {
         ZERO_UV:[0, 1, 0, 0.75, 0.25, 1, 0.25, 0.75],
         ONE_UV:[0, 0.75, 0, 0.5, 0.25, 0.75, 0.25, 0.5],
         TWO_UV:[0, 0.5, 0, 0.25, 0.25, 0.5, 0.25, 0.25],
         THREE_UV:[0, 0.25, 0, 0, 0.25, 0.25, 0.25, 0],
         FOUR_UV:[0.25, 1, 0.25, 0.75, 0.5, 1, 0.5, 0.75],
         FIVE_UV:[0.25, 0.75, 0.25, 0.5, 0.5, 0.75, 0.5, 0.5],
         SIX_UV:[0.25, 0.5, 0.25, 0.25, 0.5, 0.5, 0.5, 0.25],
         SEVEN_UV:[0.25, 0.25, 0.25, 0, 0.5, 0.25, 0.5, 0],
         EIGHT_UV:[0.5, 1, 0.5, 0.75, 0.75, 1, 0.75, 0.75],
         NINE_UV:[0.5, 0.75, 0.5, 0.5, 0.75, 0.75, 0.75, 0.5],
         DOT_UV:[0.5, 0.5, 0.5, 0.25, 0.75, 0.5, 0.75, 0.25],
         DEGREE_UV:[0.5, 0.25, 0.5, 0, 0.75, 0.25, 0.75, 0]
     };
 };

 TextImage.prototype.constructor = TextImage;
 TextImage.prototype = {

     /**
      * 通过输入文字返回图片，小数点后保留3位
      * text:输入的文字
      * */
     getImagesByText:function(text){
         text = this.changeUnit(0.001, text);
         text = this.keepEffectNum(3, text);
         text = text.toString();
         //逐字符匹配图片
         let imgUVs = [];
         for(let i=0; i<text.length; i++){
             let imgUV = this.match(text[i]);
             imgUVs = imgUVs.concat(imgUV);
         }
         return imgUVs;
     },

     /**
      * 通过输入角度返回图片，小数点后保留3位
      * angle:输入的文字
      * */
     getAngleImagesByText:function(angle){
         angle = this.keepEffectNum(3, angle);
         angle = angle.toString();
         angle = angle + "#";
         //逐字符匹配图片
         let imgUVs = [];
         for(let i=0; i<angle.length; i++){
             let imgUV = this.match(angle[i]);
             imgUVs = imgUVs.concat(imgUV);
         }
         return imgUVs;
     },

     /**
      * 单位换算
      * ratio:换算率
      * text:输入的值
      * */
     changeUnit:function(ratio, text){
         return ratio * text;
     },

     /**
      * 小数点后保存n位
      * effect:有效数字
      * text:原始数字
      * */
     keepEffectNum:function(effect, text){
         return text.toFixed(effect);
     },

     /**
      * 匹配字符和图片
      * char:字符
      * */
     match:function(char){
         let imgUV = undefined;
         if(char === "0"){
             imgUV = this._library.ZERO_UV;
         }else if(char === "1"){
             imgUV = this._library.ONE_UV;
         }else if(char === "2"){
             imgUV = this._library.TWO_UV;
         }else if(char === "3"){
             imgUV = this._library.THREE_UV;
         }else if(char === "4"){
             imgUV = this._library.FOUR_UV;
         }else if(char === "5"){
             imgUV = this._library.FIVE_UV;
         }else if(char === "6"){
             imgUV = this._library.SIX_UV;
         }else if(char === "7"){
             imgUV = this._library.SEVEN_UV;
         }else if(char === "8"){
             imgUV = this._library.EIGHT_UV;
         }else if(char === "9"){
             imgUV = this._library.NINE_UV;
         }else if(char === "."){
             imgUV = this._library.DOT_UV;
         }else if(char === "#"){
             imgUV = this._library.DEGREE_UV;
         }
         return imgUV;
     }
 };

 module.exports = TextImage;

　　我们看到这个TextImage类拥有一个this._library字库，其中每一个数字都绑定了一串uv坐标，即图片中每一个数字的左上角->左下角->右下角->右上角逆时针绕向的4组坐标值。在match函数中通过函数输入参数的字符来返回对应的uv坐标数组。这就是数字绑定uv的原理。再来看我们拿到uv数组怎么绑定到材质对象中去。请看下面代码。

 /**
      * 创建几何
      * viewer:视图对像
      * textNode:文字节点
      * width:宽
      * height:高
      * position:位置坐标
      * imgUVs:图片uv数组
      * texture:数字纹理
      * */
     addGeometry:function(viewer, textNode, width, height, position, imgUVs, texture){
         //顶点缓存
         let w = width;
         let h = height;
         //缩放比
         let scaleRatio = 1;
         scaleRatio = this.againstScale(position, viewer);
         w = w*scaleRatio;
         h = h*scaleRatio;
         //顶点数组
         let vertices = [];
         //首先确定有几张图片
         let imgNum = imgUVs.length/8;
         if(imgNum !== 0){
             for(let i=0; i<imgNum; i++){
                 vertices.push(w*i, h, 0, w*i, 0, 0, w*(i+1), h, 0, w*(i+1), 0, 0);
             }
         }
         let array = new Float32Array(vertices);
         let vertexBuffer = new BufferArray(BufferArray.ARRAY_BUFFER, array, 3);
         //索引缓存
         let indices = [];
         if(imgNum !== 0){
             for(let i=0; i<imgNum; i++){
                 indices.push(4*i, 4*i+1, 4*i+3, 4*i+3, 4*i+2, 4*i);
             }
         }
         let index = new Int8Array(indices);
         let indexBuffer = new BufferArray(BufferArray.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, index, index.length);
         //绘制图元
         let prim = new DrawElements(Primitives.TRIANGLES, indexBuffer);
         //几何对象
         let geom = new Geometry();
         geom.setBufferArray('Vertex', vertexBuffer);
         geom.setPrimitive(prim);
         //纹理坐标
         let uv = new Float32Array(imgUVs);
         let uvBuffer = new BufferArray(BufferArray.ARRAY_BUFFER, uv, 2);
         geom.setBufferArray('Texture', uvBuffer);
         //将texture加入geometry
         geom.getStateSet(true).addAttribute(texture, StateAttribute.OVERRIDE);
         //图片背景透明
         let bf = new BlendFunc(BlendFunc.SRC_ALPHA, BlendFunc.ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
         geom.getStateSet(true).addAttribute(bf, StateAttribute.OVERRIDE);
         //几何对象加入根节点
         textNode.addChild(geom);
         //将textNode的位置平移到position位置
         let translateMat = Mat4.MemoryPool.alloc();
         Mat4.fromTranslation(translateMat, position);
         Mat4.copy(textNode._matrix, translateMat);
         //根据主相机视口调整模型旋转，保证文字总是面向相机
         this.computeMatrix4MainCamera(textNode._matrix, viewer);
         //析构
         Mat4.MemoryPool.free(translateMat);
     },

我们看到，我们的uv转成BufferArray后被geometry对象所接收，let uv = new Float32Array(imgUVs); let uvBuffer = new BufferArray(BufferArray.ARRAY_BUFFER, uv, 2); geom.setBufferArray('Texture', uvBuffer);通过这三行代码，我们的几何体对象里就包含了材质信息，鲫鱼接下来很欢快地发现，数字贴图完整地绘制到模型节点中去了。
　　以上就是对数字GUI组建的完整说明，谢谢同学们的关注与支持，鲫鱼和大家一起进步，鲫鱼和同学们下周再见。

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