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粒子和粒子系统

时间:2022-08-16 13:21:05

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粒子和粒子系统

1.粒子材质和粒子几何体

创建粒子系统的点,可以存放在Geometry几何体中。使用Geometry的vertices保存点、colors保存点的颜色。但我们必须使用粒子的专用材质对象PointCloudMaterial(原名叫做ParticleBasicMaterial)设置材质。包含的属性如下列表:

名称/描述

color/PointCloud对象中所有粒子的颜色。如果vertexColors设置为true,而且也指定了几何体的colors属性,那么该属性被忽略

map/可以在粒子上应用某种材质。例如可以让粒子看起来像雪花

size/粒子大小

sizeAttenuation/如果设置为false,所有粒子都有拥有相同的尺寸。如果为true,粒子的大小取决于离相机的远近

vertexColors/如果设置为true,并且几何体的colors数组也有值,那就使用颜色数组中的值

opacity/跟transparent属性一起使用,用来设置粒子的透明度

transparent/如果为true,那么opacity设置有效

blending/渲染粒子时的融合方式

fog/是否采用场景的雾化效果

把点vertex和颜色color都附加到Geometry对象中后,使用PointCloud(原ParticleSystem对象)创建几何粒子系统。如下面的例子:

function createParticle(size, transparent, opacity, vertexColors, sizeAttenuation, color){var geom = new THREE.Geometry();var material = new THREE.PointCloudMaterial({size: size,transparent: transparent,opacity: opacity,vertexColors: vertexColors,sizeAttenuation: sizeAttenuation,color: color,});var range = 500;for(var i = 0; i < 15000; i++){var particle = new THREE.Vector3(Math.random() * range - range / 2, Math.random() * range - range / 2, Math.random() * range - range / 2);geom.vertices.push(particle);var color = new THREE.Color(0x00ff00);color.setHSL(color.getHSL().h, color.getHSL().s, Math.random() * color.getHSL().l);geom.colors.push(color);}cloud = new THREE.PointCloud(geom, material);cloud.name = "particles";scene.add(cloud);}

2.使用Canvas输出结果作为粒子材质

和1中的创建PointCloudMaterial相似,只是这里增加了一个属性map,减少了属性vertexColors(因为直接使用纹理而不是颜色)。新增了一个map属性,具体值是调用getTexture函数返回一个Texture对象。创建PointCloudMaterial代码如下:

var material = new THREE.PointCloudMaterial({size: size,transparent: transparent,opacity: opacity,map: getTexture(),sizeAttenuation: sizeAttenuation,color: color,});

Texture对象可以直接接受一个canvas对象,把canvas的输出作为纹理。创建Texture代码如下:

var getTexture = function () {var canvas = document.createElement('canvas');canvas.width = 32;canvas.height = 32;var ctx = canvas.getContext('2d');// the bodyctx.translate(-81, -84);ctx.fillStyle = "orange";...ctx.fill();var texture = new THREE.Texture(canvas);texture.needsUpdate = true;return texture;};

需要设置纹理的needsUpdate为true。另外,在创建PointCloud对象时也要额外设置它的sortParticles属性为true。这样可以保证粒子在渲染之前沿着屏幕上的z轴排好序。

3.使用外部图片作为粒子的材质

和2相似,只不过这里我们在创建纹理时直接如下方式读取外部图片作为纹理:

var texture = THREE.ImageUtils.loadTexture("../assets/textures/particles/raindrop-3.png");

如果我们想模拟下雨的效果,可在创建vertices时,给每个位置指定x和y方向的移动速度。

for(var i = 0; i < 1500; i++){var particle = new THREE.Vector3(Math.random() * range - range / 2, Math.random() * range * 1.5, Math.random() * range - range / 2);particle.velocityY = 0.1 + Math.random() / 5;particle.velocityX = (Math.random() - 0.5) / 3;geom.vertices.push(particle);var color = new THREE.Color(0x00ff00);color.setHSL(color.getHSL().h, color.getHSL().s, Math.random() * color.getHSL().l);geom.colors.push(color);}

在渲染的时候,可以没渲染一次,vertices根据速度移动一次。渲染代码如下:

if(controls.rotateSystem){var vertices = cloud.geometry.vertices;vertices.forEach(function(vector){vector.y -= vector.velocityY;vector.x += vector.velocityX;if(vector.y <= 0) vector.y = 60;if(vector.x <= -20 || vector.x >= 20) vector.x = -vector.x;});}

另外,在创建PointCloudBasicMaterial时,可以指定depthWrite属性为false。该属性决定这个对象是否影响WebGL的深度缓存。设置为false,可以保证各个粒子系统之间不受影响。如果不设置如此,当一个粒子处在另外一个粒子的前面,而后者来自别的例子系统,有时候会看到纹理的黑色背景。

4.使用精灵THREE.Sprite

THREE.Sprite类可用于如下两种目的:

创建一个可以基于屏幕坐标移动、定位和缩放的对象。你可以用它来创建一个平视显示器(HUD),就像在三维场景上蒙了一层;

创建一个类似粒子的、可以在三维空间移动的对象,类似使用CanvasRenderer的THREE.Particle。三维场景中的精灵有事有称作广告牌。总是相面镜头,就像高速公路上的广告牌总是面向司机。

使用精灵,需要用到材质对象SpriteMaterial和网格对象Sprite。如果我们要实现一个外部图片作为纹理,像广告一样在屏幕底部左右移动。应该怎样实现?要使用精灵对象。摄像头一般使用正射投影。例如:

var cameraOrtho = new THREE.OrthographicCamera(0, window.innerWidth, window.innerHeight, 0, -10, 10);

left为0, right为window的width,top为window的height,bottom为0,near为-10, far为10。

下面的一个方法实现了如何创建Sprite网格对象:

function createSprite(size, transparent, opacity, color, spriteNumber){var spriteMaterial = new THREE.SpriteMaterial({transparent: transparent,opacity: opacity,color: color,map: getTexture()});spriteMaterial.map.offset = new THREE.Vector2(0.2 * spriteNumber, 0);spriteMaterial.map.repeat = new THREE.Vector2(1/5, 1);spriteMaterial.depthTest = false;spriteMaterial.blending = THREE.AdditiveBlending;var sprite = new THREE.Sprite(spriteMaterial);sprite.scale.set(size, size, size);sprite.position.set(100, 50, -10);sprite.velocityX = 5;sceneOrtho.add(sprite);}

首先创建了一个SpriteMaterial,传递的参数和创建粒子参数差不多。创建之后,需要设置map的一些属性,包括offset和repeat。由于我们使用的图片是一个横排包含了五个图标的压缩图片。所以需要指定偏移量offset。offset值从0到1。如果要显示第三个图标,那么x偏移量为0.2*2。y偏移量不变。repeat是指重复显示,x轴重复为1/5是指显示整个图片的1/5,y轴重复1次。设置SpriteMaterial,可以使Sprite和其他的粒子系统更好的融合显示。

接下来床架Sprite对象,设置它的scale和position属性,velocityX是我们自定义x轴移动速度的因子。最后,我们还得考虑如何渲染。代码如下:

function render(){stats.update();camera.position.y = Math.sin(step += 0.01) * 20;sceneOrtho.children.forEach(function(e){if(e instanceof THREE.Sprite){e.position.x = e.position.x + e.velocityX;if(e.position.x > window.innerWidth){e.velocityX = -5;e.material.map.offset.set(1/5 *(controls.sprite % 4), 0); }if(e.position.x < 0){e.velocityX = 5;}}});requestAnimationFrame(render);webGLRenderer.render(scene, camera);webGLRenderer.autoClear = false;webGLRenderer.render(sceneOrtho, cameraOrtho);}

camera是用来显示三维图形的摄像头,和我们显示精灵的sceneOrtho互不影响。我们遍历了sceneOrtho.children集合。如何元素时THREE.Sprite,我们重重新设置position.x,让Sprite动起来。

如果要让两个场景都渲染出来,我们需要设置WebGLRenderer的autoClear属性为false。

5.使用THREE.Sprite实现三维效果

要实现三维效果,可使用THREE.Object3D对象作为Sprite对象的集合。如下所示:

function createSprites(){group = new THREE.Object3D();var range = 200;for(var i = 0; i < 400; i++){group.add(createSprite(10, false, 0.6, 0xffffff, i % 5, range));}scene.add(group);}

createSprite和4中的createSprite函数显示,只是多了一个range参数,限制坐标范围。

6.从高级几何体中创建粒子系统

粒子系统所渲染的粒子来自于几何体的顶点。如果我们提供一个复杂的几何体,诸如环面纽结或管道,我们可以基于这个几何体的顶点创建出一个粒子系统。

首先创建一个复杂几何体TorusKnotGeometry。创建代码如下:

var geom = new THREE.TorusKnotGeometry(controls.radius,controls.tube,Math.round( controls.radialSegments),Math.round(controls.tubularSegments),Math.round(controls.p), Math.round(controls.q),controls.heightScale);

参数这里不再多说了。接下来基于这个几何体创建粒子对象PointCloud。代码如下:

function createPointCloud(goem){var material = new THREE.PointCloudMaterial({color: 0xffffff,size: 3,transparent: true,blending: THREE.AdditiveBlending,map: generateSprite()});var cloud = new THREE.PointCloud(goem, material);cloud.sortParticles = true;return cloud;}

和创建其他网格相似,字节把复杂几何体传递和材质传递给PointCloud的构造函数。这里的generateSprite函数是通过Canvas绘制一个高亮的纹理。纹理的绘制如下:

function generateSprite(){var canvas = document.createElement("canvas");canvas.width = 16;canvas.height = 16;var context = canvas.getContext("2d");var gradient = context.createRadialGradient(canvas.width/2, canvas.height/2, 0, canvas.width/2, canvas.height/2, canvas.width/2);gradient.addColorStop(0, "rgba(255, 255, 255, 1)");gradient.addColorStop(0.2, "rgba(0, 255, 255, 1)");gradient.addColorStop(0.4, "rgba(0, 0, 64, 1)");gradient.addColorStop(1, "rgba(0, 0, 0, 1)");context.fillStyle = gradient;context.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);var texture = new THREE.Texture(canvas);texture.needsUpdate = true;return texture;}

通过createradialGradirent函数创建一个从内向外的渐变效果,达到的效果就是一个比较明亮的发光点。运行结果如下:

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