【Three.js基础学习】29.Hologram Shader
前言
three.js 通过着色器如何实现全息影像，以及一些动态的效果。
一些难点的思维，代码目录
下面图是摄像机视角观看影响上的时候，如何实现光影的渐变，透视以及叠加等。
一、代码
1.index.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>Holographic</title><link rel="stylesheet" href="./style.css">
</head>
<body><canvas class="webgl"></canvas><script type="module" src="./script.js"></script>
</body>
</html>2.style.css
*
{margin: 0;padding: 0;
}html,
body
{overflow: hidden;
}.webgl
{position: fixed;top: 0;left: 0;outline: none;
}
3.script.js
import * as THREE from 'three'
import { OrbitControls } from 'three/addons/controls/OrbitControls.js'
import GUI from 'lil-gui'
import { GLTFLoader } from 'three/addons/loaders/GLTFLoader.js'
import holographicVertexShader from './shaders/holographic/vertex.glsl'
import holographicFragmentShader from './shaders/holographic/fragment.glsl'/*** Base*/
// Debug
const gui = new GUI()// Canvas
const canvas = document.querySelector('canvas.webgl')// Scene
const scene = new THREE.Scene()// Loaders
const gltfLoader = new GLTFLoader()/*** Sizes*/
const sizes = {width: window.innerWidth,height: window.innerHeight
}window.addEventListener('resize', () =>
{// Update sizessizes.width = window.innerWidthsizes.height = window.innerHeight// Update cameracamera.aspect = sizes.width / sizes.heightcamera.updateProjectionMatrix()// Update rendererrenderer.setSize(sizes.width, sizes.height)renderer.setPixelRatio(Math.min(window.devicePixelRatio, 2))
})/*** Camera*/
// Base camera
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(25, sizes.width / sizes.height, 0.1, 100)
camera.position.set(7, 7, 7)
scene.add(camera)// Controls
const controls = new OrbitControls(camera, canvas)
controls.enableDamping = true/*** Renderer*/
const rendererParameters = {}
rendererParameters.clearColor = '#1d1f2a'const renderer = new THREE.WebGLRenderer({canvas: canvas,antialias: true
})
renderer.setClearColor(rendererParameters.clearColor)
renderer.setSize(sizes.width, sizes.height)
renderer.setPixelRatio(Math.min(window.devicePixelRatio, 2))gui.addColor(rendererParameters, 'clearColor').onChange(() =>{renderer.setClearColor(rendererParameters.clearColor)})/*** Material*/
const materialParameters = {}
materialParameters.color = '#70c1ff'gui.addColor(materialParameters,'color').onChange(()=>{material.uniforms.uColor.value.set(materialParameters.color)})const material = new THREE.ShaderMaterial({vertexShader:holographicVertexShader,fragmentShader:holographicFragmentShader,uniforms:{uTime:new THREE.Uniform(0),uColor:new THREE.Uniform(new THREE.Color(materialParameters.color))},transparent:true, // 设置透明材质side:THREE.DoubleSide,depthWrite:false, // 停止深度写入blending:THREE.AdditiveBlending, // 混合叠加 叠加起来的颜色更亮})/*** Objects*/
// Torus knot
const torusKnot = new THREE.Mesh(new THREE.TorusKnotGeometry(0.6, 0.25, 128, 32),material
)
torusKnot.position.x = 3
scene.add(torusKnot)// Sphere
const sphere = new THREE.Mesh(new THREE.SphereGeometry(),material
)
sphere.position.x = - 3
scene.add(sphere)// Suzanne
let suzanne = null
gltfLoader.load('./suzanne.glb',(gltf) =>{suzanne = gltf.scenesuzanne.traverse((child) =>{if(child.isMesh)child.material = material})scene.add(suzanne)}
)/*** Animate*/
const clock = new THREE.Clock()const tick = () =>
{const elapsedTime = clock.getElapsedTime()// Update material.uniforms.uTime.value = elapsedTime;// Rotate objectsif(suzanne){suzanne.rotation.x = - elapsedTime * 0.1suzanne.rotation.y = elapsedTime * 0.2}sphere.rotation.x = - elapsedTime * 0.1sphere.rotation.y = elapsedTime * 0.2torusKnot.rotation.x = - elapsedTime * 0.1torusKnot.rotation.y = elapsedTime * 0.2// Update controlscontrols.update()// Renderrenderer.render(scene, camera)// Call tick again on the next framewindow.requestAnimationFrame(tick)
}tick()4.fragment.glsl 顶点着色器
uniform float uTime;
uniform vec3 uColor;varying vec3 vPosition;
varying vec3 vNormal;/* mod(X, Y)函数返回X对Y取模的结果。如果X和Y都是数组，mod函数会对数组的每个元素分别进行取模运算对上一步的结果取模 1.0，即计算该值除以 1.0 的余数。由于取模 1.0 的效果是将值限制在 0 到 1 之间（不包括1），这个操作实际上是在做一个周期性变换，使得 vUv.x 在 0 到 10 之间变化时，结果会在 0 到 1 之间循环pow(x,y)x的y次方。如果x小于0，结果是未定义的。同样，如果x=0并且y<=0,结果也是未定义的normalize 标准化向量，返回一个方向和x相同但长度为1的向量dot 向量x，y之间的点积Fresnel 根据相机角度，进行判断，相同方向1，直角0 ，相反 1同样法线应该渲染，vertex.glsl
*/void main(){// Normal 法线标准值重新定义为1vec3 normal = normalize(vNormal); // 两个角度大的法线之间，的法线长度不是标准，重新初始化1if(!gl_FrontFacing)normal *= - 1.0;// Stripes 条纹 float stripes = mod((vPosition.y - uTime * 0.02) * 20.0, 1.0);stripes = pow(stripes, 3.0);// Fresnel 菲涅尔效果 全息vec3 viewDirection = normalize(vPosition - cameraPosition) ; // 模型位置 - 相机位置，得到视图位置float fresnel = dot(viewDirection,normal) + 1.0; // 这里加上一，原本的0变成1，-1变成0fresnel = pow(fresnel,2.0);// Falloff 平滑重映射 想要实现边界处 1-0转变 逐渐消失的效果float falloff = smoothstep(0.8,0.0,fresnel);// Holographic 全息float holographic = stripes * fresnel;holographic += fresnel * 1.25;holographic *= falloff;// Final Colorgl_FragColor = vec4(uColor,holographic);#include <tonemapping_fragment>#include <colorspace_fragment>
}5.vertex.glsl 片段着色器
uniform float uTime; varying vec3 vPosition;
varying vec3 vNormal;/* smoothstep(edge0, edge1, x) 如果x <= edge0，返回0.0 ；如果x >= edge1 返回1.0；如果edge0 < x < edge1，则执行0~1之间的平滑埃尔米特差值。如果edge0 >= edge1，结果是未定义的。
*/#include ../includes/random2D.glslvoid main(){// Positionvec4 modelPosition = modelMatrix * vec4(position,1.0);// Glitch random2D函数会给我0-1的数据，减去0.5 相机的中心位置就不会偏移float glitchTime = uTime - modelPosition.y; // 设置故障时间float glitchStrength = sin(glitchTime) + sin(glitchTime * 3.45) + sin(glitchTime * 8.76); // 改变频率glitchStrength /= 3.0;glitchStrength = smoothstep(0.3,1.0,glitchStrength);glitchStrength *= 0.25;modelPosition.x += (random2D(modelPosition.xz + uTime) - 0.5) * glitchStrength;modelPosition.z += (random2D(modelPosition.zx + uTime) - 0.5) * glitchStrength;gl_Position = projectionMatrix * viewMatrix * modelPosition;// Model normal/* 当第四个值为1.0时，向量为“同质”，所有3个变换(翻译、旋转、比例)都将被应用。当第四个值为0.0时，向量不是“同质的”，因此不会应用转换在正常情况下是理想的，因为正常不是一个职位，而是一个*/vec4 modelNormal = modelMatrix * vec4(normal,0.0); // 为什么设置0.0 就是不希望正常，保持法线向上vPosition = modelPosition.xyz;vNormal = modelNormal.xyz;
}6.random2D.glsl 随机数方法
float random2D(vec2 value)
{return fract(sin(dot(value.xy, vec2(12.9898,78.233))) * 43758.5453123);
}二、效果
Hologram Shader
总结
全息影像显示，可以加到自己个人的项目中。感觉还不错！
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