Three.js 是一個(gè)流行的 JavaScript 庫(kù)，用于在瀏覽器中創(chuàng)建 3D 圖形。它通常用于創(chuàng)建交互式可視化和游戲。 3D 圖形的挑戰(zhàn)之一是渲染不透明的對(duì)象，例如云或煙霧。這些物體允許光線穿過它們，從而創(chuàng)造出更柔和、更真實(shí)的外觀。

在這種情況下，目標(biāo)是為地球的表示添加“大氣”效果。大氣層將是一個(gè)半透明層，包圍地球并散射光線，使其外觀更加真實(shí)。

為了實(shí)現(xiàn)此效果，我們將創(chuàng)建一個(gè)片段著色器來計(jì)算每個(gè)像素的顏色根據(jù)其在大氣中的位置和光源的方向來確定其在大氣中的位置。片段著色器將使用一種稱為“大氣散射”的技術(shù)來模擬光線被大氣中的粒子散射的方式。

以下是片段著色器代碼：

#ifdef GL_FRAGMENT_PRECISION_HIGH
precision highp float;
#else
precision mediump float;
#endif

uniform vec3 lightDirection;
uniform sampler2D earthTexture;

varying vec2 vUv;
varying vec3 vNormal;

void main() {
  // Compute the surface normal at this position
  vec3 normal = normalize(vNormal);
  // Compute the direction from this point to the light source
  vec3 lightDir = normalize(lightDirection);
  // Compute the amount of light that is scattered in this direction
  float scattering = dot(normal, lightDir);
  // Compute the color of the atmosphere at this position
  vec3 color = texture2D(earthTexture, vUv).rgb * scattering;
  // Output the color
  gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
}

此片段著色器需要多個(gè)輸入：

• lightDirection：光線的方向source.
• earthTexture：用于表示地球的紋理。
• vUv：當(dāng)前像素的紋理坐標(biāo)。
• vNormal：當(dāng)前像素的法線向量。

片段著色器首先計(jì)算當(dāng)前像素處的表面法線。然后它計(jì)算從當(dāng)前像素到光源的方向。這兩個(gè)值用于計(jì)算沿像素方向散射的光量。

然后片段著色器通過將地球紋理的顏色乘以來計(jì)算當(dāng)前像素處的大氣顏色散射量。生成的顏色作為片段顏色輸出。

要使用此片段著色器，我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)使用它的材質(zhì)。以下是使用大氣散射片段著色器的材質(zhì)示例：

const material = new THREE.ShaderMaterial({
  fragmentShader: `
    #ifdef GL_FRAGMENT_PRECISION_HIGH
    precision highp float;
    #else
    precision mediump float;
    #endif
    
    uniform vec3 lightDirection;
    uniform sampler2D earthTexture;
    
    varying vec2 vUv;
    varying vec3 vNormal;
    
    void main() {
      vec3 normal = normalize(vNormal);
      vec3 lightDir = normalize(lightDirection);
      float scattering = dot(normal, lightDir);
      vec3 color = texture2D(earthTexture, vUv).rgb * scattering;
      gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
    }
  `,
  uniforms: {
    lightDirection: { value: new THREE.Vector3(0, 1, 0) },
    earthTexture: { value: new THREE.TextureLoader().load('earth.jpg') }
  }
});

此材質(zhì)采用兩個(gè)制服：

• lightDirection：到光源的方向。
• earthTexture：用來表示地球的紋理。

材質(zhì)使用lightDirection 均勻計(jì)算每個(gè)方向上散射的光量。它使用 EarthTexture 統(tǒng)一來表示地球表面。

要使用此材質(zhì)，我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)網(wǎng)格并將其分配給該材質(zhì)。以下是如何創(chuàng)建網(wǎng)格并將其分配給材質(zhì)的示例：

const geometry = new THREE.SphereGeometry(10, 32, 32);
const material = new THREE.ShaderMaterial({
  fragmentShader: `
    #ifdef GL_FRAGMENT_PRECISION_HIGH
    precision highp float;
    #else
    precision mediump float;
    #endif
    
    uniform vec3 lightDirection;
    uniform sampler2D earthTexture;
    
    varying vec2 vUv;
    varying vec3 vNormal;
    
    void main() {
      vec3 normal = normalize(vNormal);
      vec3 lightDir = normalize(lightDirection);
      float scattering = dot(normal, lightDir);
      vec3 color = texture2D(earthTexture, vUv).rgb * scattering;
      gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
    }
  `,
  uniforms: {
    lightDirection: { value: new THREE.Vector3(0, 1, 0) },
    earthTexture: { value: new THREE.TextureLoader().load('earth.jpg') }
  }
});
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);

此代碼創(chuàng)建半徑為 10、32 個(gè)段和 32 個(gè)環(huán)的球體幾何體。然后，它創(chuàng)建一個(gè)使用大氣散射片段著色器的材質(zhì)。最后，它創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)格并將其分配給材質(zhì)。

創(chuàng)建網(wǎng)格后，就可以將其添加到場(chǎng)景中。以下是如何將網(wǎng)格添加到場(chǎng)景的示例：

#ifdef GL_FRAGMENT_PRECISION_HIGH
precision highp float;
#else
precision mediump float;
#endif

uniform vec3 lightDirection;
uniform sampler2D earthTexture;

varying vec2 vUv;
varying vec3 vNormal;

void main() {
  // Compute the surface normal at this position
  vec3 normal = normalize(vNormal);
  // Compute the direction from this point to the light source
  vec3 lightDir = normalize(lightDirection);
  // Compute the amount of light that is scattered in this direction
  float scattering = dot(normal, lightDir);
  // Compute the color of the atmosphere at this position
  vec3 color = texture2D(earthTexture, vUv).rgb * scattering;
  // Output the color
  gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
}

此代碼將網(wǎng)格添加到場(chǎng)景?，F(xiàn)在將使用大氣散射片段著色器渲染網(wǎng)格。結(jié)果將是地球周圍形成半透明的大氣層。

以上是如何使用 Three.js 和自定義片段著色器模擬 3D 地球模型周圍的真實(shí)大氣？的詳細(xì)內(nèi)容。更多信息請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！