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ThreeJS-3D教学十二：ShaderMaterial

news 文章来源：https://blog.csdn.net/weixin_44384273/article/details/140036190 2024/7/6 18:02:36

一、首先 Shader 是做什么的
Shader 可以自定义每个顶点、每个片元/像素如何显示，而控制顶点和片元显示是通过设置 vertexShader 顶点着色器和 fragmentShader 片元着色器，这两个着色器用在 ShaderMaterial 和 RawShaderMaterial 材质上。
我们先看一个例子：
在这里插入图片描述

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><title>three.js webgl - raw shader</title><meta charset="utf-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, user-scalable=no, minimum-scale=1.0, maximum-scale=1.0">
</head>
<body>
<div id="container"></div>
<script id="vertexShader" type="x-shader/x-vertex">uniform mat4 modelViewMatrix;uniform mat4 projectionMatrix;attribute vec3 position;void main()	{gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4( position, 1.0 );}
</script><script id="fragmentShader" type="x-shader/x-fragment">void main()	{gl_FragColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);}</script>
<script type="importmap">{"imports": {"three": "../three-155/build/three.module.js","three/addons/": "../three-155/examples/jsm/"}}
</script><script type="module">import * as THREE from 'three';import Stats from 'three/addons/libs/stats.module.js';import { OrbitControls } from 'three/addons/controls/OrbitControls.js';let container, stats, controls;let camera, scene, renderer;init();animate();initObject();function initObject() {// geometry// 第一个是生成几个三角形 const vertexCount = 2 * 3;const geometry = new THREE.BufferGeometry();const positions = [];const colors = [];for ( let i = 0; i < vertexCount; i ++ ) {// adding x,y,zpositions.push( Math.random() - 0.5 );positions.push( Math.random() - 0.5 );positions.push( Math.random() - 0.5 );// adding r,g,b,acolors.push( Math.random() * 255 );colors.push( Math.random() * 255 );colors.push( Math.random() * 255 );colors.push( Math.random() * 255 );}const positionAttribute = new THREE.Float32BufferAttribute( positions, 3 );const colorAttribute = new THREE.Uint8BufferAttribute( colors, 4 );colorAttribute.normalized = true; // this will map the buffer values to 0.0f - +1.0f in the shadergeometry.setAttribute( 'position', positionAttribute );geometry.setAttribute( 'color', colorAttribute );// materialconst material = new THREE.RawShaderMaterial({uniforms: {time: { value: 1.0 }},vertexShader: document.getElementById( 'vertexShader' ).textContent,fragmentShader: document.getElementById( 'fragmentShader' ).textContent,side: THREE.DoubleSide,transparent: true});const mesh = new THREE.Mesh( geometry, material );scene.add( mesh );}function init() {container = document.getElementById( 'container' );camera = new THREE.PerspectiveCamera( 50, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 10 );camera.position.z = 2;scene = new THREE.Scene();scene.background = new THREE.Color( 0x101010 );renderer = new THREE.WebGLRenderer();renderer.setPixelRatio( window.devicePixelRatio );renderer.setSize( window.innerWidth, window.innerHeight );container.appendChild( renderer.domElement );controls = new OrbitControls( camera, renderer.domElement );stats = new Stats();container.appendChild( stats.dom );window.addEventListener( 'resize', onWindowResize );}function onWindowResize() {camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;camera.updateProjectionMatrix();renderer.setSize( window.innerWidth, window.innerHeight );}function animate() {requestAnimationFrame( animate );render();controls.update();stats.update();}function render() {const time = performance.now();const object = scene.children[0];if (object) {// object.rotation.y = time * 0.0005;object.material.uniforms.time.value = time * 0.005;}renderer.render( scene, camera );}
</script>
</body>
</html>

以上代码 顶点着色器 我们用的是固定写法计算顶点的位置

gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4( position, 1.0 );
或者也可以这样：
gl_Position = projectionMatrix * viewMatrix * modelMatrix * vec4( position, 1.0 );

而片元着色器我们设置了一个白色
我相信大家会对 scropt 中 x-shader/x-vertex、x-shader/x-fragment 很陌生，没关系咱们学习 Shader 其实大部分就是学这里面怎么写：
它是一种类似C语言的 GLSL 语言——即 OpenGL Shading Language——，
JavaScript、C 等语言通常在 CPU 上执行，而着色器语言通常在 GPU 上执行，由 GPU 分别对每个顶点、每个片元独立执行

shader 程序可以单独写在诸如 vertex.glsl、fragment.glsl 的文件里再导入使用，也可以和示例一样写在script中，或者在 JavaScript 里用字符串格式表示（后面会介绍）

在顶点着色器里需要设置 gl_Position顶点位置，在片元着色器里需要设置 gl_FragColor 片元/像素颜色，两者都在没有返回值的 void main() {} 主函数里设置，并且 main 函数会被自动执行

着色器语言三种变量 attribute、uniform 和 varying

  • 简单总结
    顶点着色器渲染定位顶点位置
    片段着色器为该几何体的每个可见片元（像素）进行着色
    片段着色器在顶点着色器之后执行
    在每个顶点之间会有变化的数据（如顶点的位置）称为attribute，只能在顶点着色器中使用
    顶点之间不变的数据（如网格位置或颜色）称为uniform，可以在顶点着色器和片段着色器中使用
    从顶点着色器发送到片元着色器中的插值计算数据被称为varying

看了上面的内容，我们再来看一个案例，提前说下 在这里我无意将所有 GLSL 语言的方法一一列出，我相信大家也不愿意看，毕竟网上一大堆类似文章，官网上也能看，我只是通过案例，把一些常用的知识点给到大家，能让各位对 编写Shader有个初步的认知：

let vertexShader = `precision mediump float;precision mediump int;uniform mat4 modelViewMatrix;uniform mat4 projectionMatrix;attribute vec3 position;attribute vec4 color;varying vec3 vPosition;varying vec4 vColor;void main()	{vPosition = position;vColor = color;gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4( position, 1.0 );}
`;
let fragmentShader = `precision mediump float;precision mediump int;uniform float time;varying vec3 vPosition;varying vec4 vColor;void main()	{vec4 color = vec4( vColor );color.g += sin( vPosition.x * 10.0 + time ) * 0.5;gl_FragColor = color;}
`;

上面有几点知识点，先从简单的来，
1、通过 varying 可以将vPosition、vColor 从 vertexShader 到 fragmentShader
2、上面的写法是 shader 程序刚才提到的 字符串格式写法
3、precision 一个新的知识点 - 着色器运算精度设置
通过设置着色器数值的精度可以更好的配置资源，可以根据需要，在不太影响渲染效果前提下，可以尽量降低运算精度。
lowp、mediump和highp关键字 分别对应 低、中、高三个精度

1）通过precision关键字可以批量声明一些变量精度。
比如顶点着色器代码设置precision highp float;，表示顶点着色器中所有浮点数精度为高精度。

2）比如片元着色器代码设置precision lowp int;，表示片元着色器中所有整型数精度为低精度。

3）顶点和片元着色器不同类型数据默认精度
顶点着色器默认精度

数据类型默认精度
int高精度hight
float高度hight
sampler2D低精度lowp
samplerCube低精度lowp

片元着色器默认精度

数据类型默认精度
int中精度mediump
float无默认值，如果片元着色器用到浮点数，注意一定手动设置
sampler2D低精度lowp
samplerCube低精度lowp

4、我们发现有申明 modelViewMatrix、projectionMatrix、position、color变量，这是因为我们使用 RawShaderMaterial材质，这个方法没有默认的内置变量声明，与之对应的我们可以用 ShaderMaterial 材质，此时就可以这样写：

let vertexShader = `precision mediump float;precision mediump int;varying vec3 vPosition;varying vec4 vColor;void main()	{vPosition = position;vColor = color;gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4( position, 1.0 );}
`;

更多的 内置变量请看这里
通过以上案例我们算是简单的了解了 Shader，发现 Shader其实就是改变 顶点位置 和 片元/像素颜色

二、图形构成的基础 三角形
我们将 geometry 换为一个球体来认识一下图形的基础构成

const geometry = new THREE.SphereGeometry( 0.5, 16, 8 );
const material = new THREE.RawShaderMaterial({uniforms: {time: { value: 1.0 }},vertexShader: document.getElementById( 'vertexShader1' ).textContent,fragmentShader: document.getElementById( 'fragmentShader1' ).textContent,side: THREE.DoubleSide,transparent: false,wireframe: true  // 将几何体渲染为线框，默认值为false（即渲染为平面多边形）。});

在这里插入图片描述
通过这个球体 可以很好的理解 图形的构成，其实就是一个个的三角形，三角形越是多，图形效果越好 当然对电脑性能要求越高，

const geometry = new THREE.SphereGeometry( 0.5, 128, 64);

在这里插入图片描述
可以看到 这个球体就很完美了，通过这个案例也能更好的帮大家理解
顶点着色器渲染顶点位置的顶点 是哪些点、从哪来的点
片段着色器为该几何体的每个可见片元（像素）进行着色

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javascript v8编译器的使用记录

我的机器是MacOS Mx系列。 一、v8源码下载构建 1.1 下载并更新depot_tools git clone https://chromium.googlesource.com/chromium/tools/depot_tools.git export PATH/path/to/depot_tools:$PATH 失败的话可能是网络问题&#xff0c;可以试一下是否能ping通&#xff0c;连…...

编程日记 2024/7/1 10:08:33

C语言--vs使用调试技巧

1.什么是bug? 1.产品说明书中规定要做的事情&#xff0c;而软件没有实现。 2.产品说明书中规定不要做的事情&#xff0c;而软件确实现了。 3.产品说明书中没有提到过的事情&#xff0c;而软件确实现了。 4.产品说明书中没有提到但是必须要做的事情&#xff0c;软件确没有实…...

编程日记 2024/7/1 10:07:31

Spring Boot中的国际化配置

Spring Boot中的国际化配置 大家好&#xff0c;我是免费搭建查券返利机器人省钱赚佣金就用微赚淘客系统3.0的小编&#xff0c;也是冬天不穿秋裤&#xff0c;天冷也要风度的程序猿&#xff01;今天我们将探讨如何在Spring Boot应用中实现国际化配置&#xff0c;使得应用能够轻松…...

编程日记 2024/7/1 10:06:30

WPF的IValueConverter用于校验和格式化TextBox的数字输入

在数据绑定&#xff08;Data Binding&#xff09;的上下文中&#xff0c;我们经常使用继承 IValueConverter 接口的类&#xff0c;用于在源值和目标值之间进行转换。该接口定义了两个方法&#xff1a;Convert 和 ConvertBack&#xff0c;这两个方法分别用于从源值到目标值的转换…...

编程日记 2024/7/1 10:03:27

SQL Server的守护神：Always On 高可用性详解

&#x1f6e1;️ SQL Server的守护神&#xff1a;Always On 高可用性详解 在企业级应用中&#xff0c;数据的可用性和业务连续性至关重要。SQL Server的Always On功能提供了一个高可用性解决方案&#xff0c;确保数据库服务的持续运行和快速故障恢复。本文将详细解释SQL Serve…...

编程日记 2024/7/1 10:02:26

Eureka入门

Eureka是一种服务发现工具&#xff0c;广泛应用于微服务架构中。它主要由Netflix开源&#xff0c;帮助服务在分布式系统中自动注册和发现。以下是Eureka的基本入门指南。 前提条件 在开始之前&#xff0c;确保你已经安装了以下软件&#xff1a; JDK 8或更高版本Maven或Gradl…...

编程日记 2024/7/1 10:01:24

高阶面试-netty部分

介绍下netty Netty 是一个基于 Java 的异步事件驱动的网络应用框架&#xff0c;提供了用于快速开发高性能、高可扩展性的协议服务器和客户端的工具 BIO、NIO、AIO 的区别是什么 BIO blocking io&#xff0c;同步阻塞IO&#xff0c;比较简单&#xff0c;为每个请求分配一个线…...

编程日记 2024/7/1 9:59:22

Linux学习笔记（一）

命令格式 command [-options] [parameter] command&#xff1a;命令名&#xff0c;相应功能的英文单词或单词的缩写 [-options]&#xff1a;选项&#xff0c;可用来对命令进行控制&#xff0c;也可以省略 parameter&#xff1a;传给命令的参数&#xff0c;可以是零个、一个或者…...

编程日记 2024/7/6 16:26:18

设计模式（四）责任链模式

一、责任链模式是什么 责任链模式&#xff08;Chain of Responsibility&#xff09;: 使多个对象都有机会处理同一请求&#xff0c;从而避免请求的发送者和接受者之间的耦合关系&#xff0c;每个对象都是一个处理节点&#xff0c;将这些对象连成一条链&#xff0c;并沿着这条链…...

编程日记 2024/7/6 14:45:10

分布式限流：Spring Cloud Gateway 限流

分布式限流&#xff1a;Spring Cloud Gateway 限流 在现代微服务架构中&#xff0c;流量控制是一个至关重要的部分。分布式限流作为一种有效的流量控制手段&#xff0c;能够帮助我们保护系统不被突发的流量冲垮。Spring Cloud Gateway支持多种限流方式。 什么是分布式限流 分…...

编程日记 2024/7/6 10:40:34

昇思25天学习打卡营第17天（+1）|Diffusion扩散模型

1. 学习内容复盘 本文基于Hugging Face&#xff1a;The Annotated Diffusion Model一文翻译迁移而来&#xff0c;同时参考了由浅入深了解Diffusion Model一文。 本教程在Jupyter Notebook上成功运行。如您下载本文档为Python文件&#xff0c;执行Python文件时&#xff0c;请确…...

编程日记 2024/7/6 7:44:51

李诞-2021.8脱口秀工作手册-4-真诚，演自己，分享价值观；语音象征主义；津津有味：把情境还原到舞台上；关键是还原，不是表演。不要为了表演而表演

7 表演的目的始终是让人相信 真诚是第一位的。脱口秀就是在演自己。就是通过表演&#xff0c;把你真实的价值观分享给观众。 有舞台经验的朋友都知道&#xff0c;在舞台上&#xff0c;你是个什么样的人&#xff0c;其实是藏不住的。真诚面对&#xff0c;是逻辑的必然。这也是…...

编程日记 2024/7/6 0:19:02

带安全启动—Ubuntu系统—手动安装Nvidia驱动

教程1&#xff1a;在启用安全启动的 Fedora 中安装英伟达驱动 教程2&#xff1a;UEFI安全启动模式下安装Ubuntu的NVIDIA显卡驱动 1. 搜索合适的驱动 Nvidia驱动官网 选择这个 驱动(.run)链接 2. 安装必要的软件依赖 CUDA底层用C写的&#xff0c;因此导入编译器 sudo apt i…...

编程日记 2024/7/5 23:48:44

上海市眼病防治中心发布新书，用故事告诉孩子爱眼护眼

6月3日，在第29个全国爱眼日来临前夕，一场儿童眼健康知识科普盛宴在上海市杨浦区YOUNG剧场拉开帷幕，《眼睛逃跑计划》新书发布会暨舞台剧杨浦区专场演出举行，标志着上海首个以“儿童视力保护”为主题的科普舞台剧成功转化为纸质绘本。发布的新书。上海市眼病防治中心 供图《…...

编程日记 2024/7/6 10:00:49

[Leetcode LCR 106.判断二分图]

LCR 106. 判断二分图 - 力扣&#xff08;LeetCode&#xff09; 超时代码&#xff1a; class Solution {public:int work1[110] {0};int work2[110] {0};bool divide(vector<vector<int>>& graph, int n){bool judge false;if(n > graph.size()){for(in…...

编程日记 2024/7/6 9:41:18

flutter 实现旋转星球

先看效果 planet_widget.dart import dart:math; import package:flutter/material.dart; import package:vector_math/vector_math_64.dart show Vector3; import package:flutter/gestures.dart; import package:flutter/physics.dart;class PlanetWidget extends StatefulW…...

编程日记 2024/7/5 14:10:19

Hotcoin Research | 市场洞察:2024年5月13日-5月19日

加密货币市场表现 目前&#xff0c;加密货币总市值为1.32万亿&#xff0c;BTC占比54.41%。 本周行情呈现震荡上行的态势&#xff0c;BTC在5月15日-16日&#xff0c;有一波大的拉升&#xff0c;周末为震荡行情。BTC现价为67125美元。 上涨的主要原因&#xff1a;美国4月CPI为3…...

编程日记 2024/7/6 2:55:32

kotlin基础之高阶函数

Kotlin中的高阶函数、内联函数以及noinline和crossinline关键字是函数式编程中的重要概念。下面我将逐一解释这些概念的定义、实现原理、使用场景以及noinline和crossinline关键字的具体用法。 高阶函数 定义&#xff1a;高阶函数是接受一个或多个函数作为参数&#xff0c;或…...

编程日记 2024/7/5 12:32:21

（Java企业 / 公司项目）配置Linux网络-导入虚拟机

公司给了我一个IP地址 &#xff0c;提供了一个虚拟机或者自己搭建虚拟机&#xff0c;还有提供登录的账号密码 可以查看我之前的文章 VMware Workstation Pro 17虚拟机超级详细搭建&#xff08;含redis&#xff0c;nacos&#xff0c;docker, rabbitmq&#xff0c;sentinel&…...

编程日记 2024/7/6 0:23:22