让3D水波纹在你的屏幕上起舞：用Three.js创造动态水波效果

前端

2023-03-26 11:15:08

GPU 渲染：释放图形硬件的视觉盛宴

在计算机世界中，GPU（图形处理单元）扮演着视觉渲染的重任。它是专门用来处理图像数据，为我们带来令人惊叹的图形体验的硬件组件。

GPU 渲染的基本原理

GPU 渲染是一个多步骤的过程，主要涉及两个阶段：顶点着色器和片段着色器。

顶点着色器： 负责处理每个顶点的数据，包括位置、颜色和法线。
片段着色器： 负责处理每个片段的数据，包括颜色、纹理和光照。

通过这两个阶段的合作，GPU 能够高效地生成令人惊叹的视觉效果。

Three.js 着色器材质：赋予动态视觉效果

Three.js 是一个用于 Web 端 3D 图形的强大 JavaScript 库。它提供了着色器材质，允许开发人员定义自己的顶点着色器和片段着色器。

利用着色器材质，我们可以实现各种各样的动态视觉效果，打破静态纹理和固定着色的限制。从水波纹到火焰，再到爆炸效果，Three.js 的着色器材质赋予了我们无限的创造力。

实现水波纹效果：让虚拟水波在你屏幕上荡漾

让我们通过一个实际案例来探索如何使用着色器实现水波纹效果。

创建网格： 首先，我们需要创建一个代表水的平面网格。
定义着色器： 接下来，我们编写顶点着色器和片段着色器。
应用材质： 将我们编写的着色器应用到网格，创建着色器材质。
正弦函数模拟： 在片段着色器中，我们使用正弦函数模拟水波纹的起伏。
调整参数： 我们可以调整正弦函数的参数，如频率和幅度，以控制水波纹的大小、速度和方向。

通过这些步骤，我们便能创建出逼真的水波纹效果，让虚拟水波在屏幕上生动地荡漾。

代码示例

// 创建网格
const geometry = new THREE.PlaneGeometry(10, 10, 100, 100);

// 定义顶点着色器和片段着色器
const vertexShader = `
  varying vec2 vUv;

  void main() {
    vUv = uv;
    gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(position, 1.0);
  }
`;

const fragmentShader = `
  uniform float time;
  varying vec2 vUv;

  void main() {
    float wave = sin(vUv.y * 10.0 + time);
    vec3 color = vec3(0.0, 0.0, 1.0);
    gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
  }
`;

// 创建着色器材质
const material = new THREE.ShaderMaterial({
  vertexShader: vertexShader,
  fragmentShader: fragmentShader,
  uniforms: {
    time: { value: 0.0 }
  }
});

// 将着色器材质应用到网格
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);

// 渲染场景
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.render(scene, camera);

// 动画循环，更新着色器的时间参数
function animate() {
  requestAnimationFrame(animate);
  material.uniforms.time.value += 0.01;
  renderer.render(scene, camera);
}