用three.js搞3个炫酷粒子出场-灵析社区

Ned

1.画出模型的点

  this.loadModel('apple.glb').then((model) => {
            let obj = model.children[0].children[0];
 let geometry = obj.geometry;  
 //放大两倍
            geometry.scale(2, 2, 2);
            //形状点整体居中
            geometry.center();
      //渲染方式为画点      
 let material = new THREE.PointsMaterial({
              size: 1,//点大小
              color: new THREE.Color(that.color), //颜色
              transparent: true, //开启透明             
   });
            
 this.mesh = new THREE.Points(geometry, material);
  this.scene.add(this.mesh);
  //设置视角
 this.setView(that.cameraPos, that.controlsPos);
 })

  • 为了操作点方便，所以这里使用的是BufferGeometry,以上是苹果模型的BufferGeometry，如果是一些像球体等封装好的图元，可以采用以下方式转换成对应的缓存图元
 //转为缓存图元
            geometry = new THREE.BufferGeometry().fromGeometry(geometry);

2.画圆点

  • 可以看到原始的点是正方形的,为了好看，我们需要将点变成圆形,那么我们需要在编译前修改片元着色器
  material.onBeforeCompile = (shader) => { 
  console.log(shader)
  })
  • 打印shader.fragmentShader可以看到编译前的代码，有点多和复杂，不用读懂，我们只需要替换其中要用的一句代码，变成我们需要的结果。

  material.onBeforeCompile = (shader) => {              
//修改片元着色器
shader.fragmentShader = shader.fragmentShader.replace(
 `gl_FragColor = vec4( outgoingLight, diffuseColor.a );`,
                `  //需要替换的代码……`
              );
  • 以下是画圆点的着色器,实现逻辑：计算每个片元离中心点的距离，远离中心点的片元没有过颜色
//计算离中心点距离
float d=distance(gl_PointCoord, vec2(0.5, 0.5)); 
//离中心点0.5以外没有颜色
  if(d>0.5) discard;
  //复用替换前的代码
 gl_FragColor = vec4(outgoingLight , diffuseColor.a );

3.圆点变光点

  • 一个个圆点貌似有点丑，巴啦啦小魔仙仙，呜呼啦呼，变！
float d=distance(gl_PointCoord, vec2(0.5, 0.5));
if(d < 0.3){//保持原色
  gl_FragColor = diffuseColor;
}else{
//透明渐变
  gl_FragColor.rgb = diffuseColor.rgb;
float cd =(1.0-d*2.0);
gl_FragColor.a=diffuseColor.a*cd*0.5;
}
  • 离中心点0.3以内的保持原来颜色
  • 其他部分根据离中心点距离透明渐变

  • 但是你会发现当点出现叠加时，有个黑框正方形，那是因为深度冲突的问题，这时候就需要关闭材质的深度测试
  let material = new THREE.PointsMaterial({
              size: 1,
              color: new THREE.Color(that.color), 
              transparent: true,
              depthTest: false//关闭深度测试
            });

  • 可以看到黑框不见了，发光点正常了！

4.出场方式1：让点从底部逐渐上升

获取顶点位置，然后复制存一份作为原始值，另一份设置成全部点落在底

geometry.boundingBox:形状的包围框，可以获取底部的位置和顶部的位置

const positions = geometry.attributes.position;

            const pos = positions.clone();
            //底部位置
            const bottom = geometry.boundingBox.min.y;
            this.distance = bottom;
            //顶部位置
            this.max = geometry.boundingBox.max.y;
            const count = pos.count;

            for (let i = 0; i < count; i++) {
            //将y轴坐标全部置底
              pos.setXYZ(i, pos.getX(i), bottom, pos.getZ(i));
            }
            pos.needsUpdate = true;

            geometry.setAttribute('position', pos);

            geometry.setAttribute('initialPosition', positions.clone());

            geometry.attributes.position.setUsage(THREE.DynamicDrawUsage);

  • 可以看到3D形状像是变成扁平二维了

动起来，让世界变得精彩

  • this.speed：运动速度
  • this.speed1：运动加速度
  • this.distance：上升的距离

动画逻辑：

  1. 当初始点小于上升距离时，则点回到原来的位置
  2. 当点大于上升距离时，点维持上升距离的位置
  3. 上升距离随着时间增大，这样就可以呈现沿着一个平面，点逐步复原的出场效果！
  4. 当上升距离大于最高点则结束动画，出场完成！
animateAction() {
          if (this.mesh && this.distance <= this.max) {          
            this.speed += this.speed1;
            this.distance += this.speed;
            let dist = this.distance;
            const positions = this.mesh.geometry.attributes.position;
            const initialPositions = this.mesh.geometry.attributes.initialPosition;
            const count = positions.count;
            let t = this.max - this.distance;
            for (let i = 0; i < count; i++) {
              const iy = initialPositions.getY(i);
              positions.setXYZ(i, positions.getX(i), iy <= dist ? iy : dist, positions.getZ(i));
            }
            //通知材质的着色器，点要更新
            positions.needsUpdate = true;
          }
        }

注意：赋值改变点位置后，一定要positions.needsUpdate = true;通知点位置属性要更新

5.出场方式2：让凌乱的点汇聚

  • 逻辑跟第一种出场方式类似，不过这里需要存储一份随机偏移值，用来生成凌乱的点
const positions = geometry.attributes.position;
            geometry.setAttribute('initialPosition', positions.clone());
            const pos = positions.clone();
            const count = pos.count;
            const displacement = new Float32Array(count);

            for (let i = 0; i < count; i++) {
            //随机偏移值
              displacement[i] = that.minDistance + that.distance * Math.random();              
            }
            pos.needsUpdate = true;

 
            geometry.setAttribute('position', pos);
//偏移值赋值
   geometry.setAttribute('displacement', new THREE.BufferAttribute(displacement, 1));
            geometry.attributes.position.setUsage(THREE.DynamicDrawUsage);

动画逻辑：

  1. 初始点根据时间变换，逐渐减少偏移，最终回调原始的点，形成3D形状
  2. 当偏移距离减少至零，全部点恢复位置，动画结束，出场完成！
  • this.time时间增长值
注意：偏移距离要乘以法向量，这样才能让点四面八方地分布
  animateAction() {
          if (this.mesh && this.time >= 0) {
            this.speed += this.speed1;
            this.time += this.speed;
            const positions = this.mesh.geometry.attributes.position;
            const normal = this.mesh.geometry.attributes.normal;
            const initialPositions = this.mesh.geometry.attributes.initialPosition;
            const displacement = this.mesh.geometry.attributes.displacement;
            const count = positions.count;
            let t = 2.0 - this.time;
            for (let i = 0; i < count; i++) {
            //计算该时间的偏移距离
              const d = displacement.getX(i) * t;
              const ix = initialPositions.getX(i);
              const iy = initialPositions.getY(i);
              const iz = initialPositions.getZ(i);
              const nx = normal.getX(i);
              const ny = normal.getY(i);
              const nz = normal.getZ(i);
              //初始点减去偏移距离
              positions.setXYZ(i, ix - nx * d, iy - ny * d, iz - nz * d);
            }
            positions.needsUpdate = true;
            if (this.time >= 2) {//结束动画
              this.time = -1;
            }
          }
        }

6.出场方式3：中心爆炸点

  • 这个与上面的出场方式类似，不过是全部点从一个点出发，然后回到原来的位置，于是就要设置初始点为同一个位置
const positions = geometry.attributes.position;
 const b = geometry.boundingBox;
            this.max = Math.max(
              Math.abs(b.min.x),
              Math.abs(b.min.y),
              Math.abs(b.min.z),
              Math.abs(b.max.x),
              Math.abs(b.max.y),
              Math.abs(b.max.z)
            );
            geometry.setAttribute('initialPosition', positions.clone());
            const pos = positions.clone();
            const count = pos.count;

            for (let i = 0; i < count; i++) {
            //全部点设置为原点
              pos.setXYZ(i, 0, 0, 0);
            }
            pos.needsUpdate = true;
是是
            geometry.setAttribute('position', pos);

            geometry.attributes.position.setUsage(THREE.DynamicDrawUsage);

动画逻辑：

  1. 半径随着时间增大，当点原始位置与原点的距离小于半径则回归原位，否则跟着扩张半径运动，直至全部点回到原始位置，形成最终的3D形状！
  2. 半径扩展与时间是比例相乘关系，当时间为1时，则恢复原状，动画结束，出场完成！
注意：每个点与原点的距离有正负值之分，对比时要用绝对值！
 animateAction() {
          if (this.mesh && this.time >= 0) {
            this.speed += this.speed1;
            this.time += this.speed;

            const positions = this.mesh.geometry.attributes.position;

            const normal = this.mesh.geometry.attributes.normal;

            const initialPositions = this.mesh.geometry.attributes.initialPosition;

            const count = positions.count;
            const radius = this.time * this.max;

            for (let i = 0; i < count; i++) {
              const nx = normal.getX(i);
              const ny = normal.getY(i);
              const nz = normal.getZ(i);

              const ix = initialPositions.getX(i);
              const iy = initialPositions.getY(i);
              const iz = initialPositions.getZ(i);

              positions.setXYZ(
                i,
                radius >= Math.abs(ix) ? ix : radius * nx,
                radius >= Math.abs(iy) ? iy : radius * ny,
                radius >= Math.abs(iz) ? iz : radius * nz
              );
            }
            positions.needsUpdate = true;

            if (this.time >= 1) {
              this.time = -1;
            }
          }
        }

7.给光点开启布灵布灵的效果

  • 传入每个点的颜色值，这里采用的是随机颜色,范围是[0,1]

            let colors = [];

            for (let i = 0; i < positions.count; i++) {
              colors.push(Math.random(), Math.random(), Math.random());
            }
            geometry.setAttribute('color', new THREE.Float32BufferAttribute(colors, 3));
  • 开启材质的顶点颜色
let material = new THREE.PointsMaterial({
              size: 1,
              color: new THREE.Color(that.color),
              vertexColors: true,//顶点颜色
              transparent: true,
              depthTest: false
            });
  • 完成出场后，动画帧中添加给每个点不停赋值随机色，就能形成一闪一闪的效果。
 const colors = this.mesh.geometry.attributes.color;
              const count = colors.count;
              for (let i = 0; i < count; i++) {
                colors.setXYZ(i, Math.random(), Math.random(), Math.random());
              }
              colors.needsUpdate = true;
注意：点颜色值改变要通知颜色属性要更新

为什么开启点颜色后可以有不同颜色深度的效果呢？

  1. 我们可以改一下编译前的片元着色器，去掉一个分号，让它报错，打印一下编译后的着色器结果
material.onBeforeCompile = (shader) => {
            
              //修改片元着色器，使其变成发光圆点
              shader.fragmentShader = shader.fragmentShader.replace(
                `gl_FragColor = vec4( outgoingLight, diffuseColor.a );`,
                `gl_FragColor = vec4( outgoingLight, diffuseColor.a )`
               
              );
            };

2.  代码真的好多，看得好头大！是时候展现你的着色器常识了！这个点颜色值肯定是从顶点着色器那边穿过来的，搜一下varying全局变量，果不其然，可以发现一下代码！

173: #ifdef USE_COLOR
174: 	varying vec3 vColor;
175: #endif


229: #ifdef USE_COLOR
230: 	diffuseColor.rgb *= vColor;
231: #endif

3.  破案！diffuseColor是点显示的颜色，默认的时候是材质的color属性值，如果开启vertexColors后，vColor传过来，会执行颜色值相乘，即颜色值叠加，就会出现这样不同的深度的颜色。

总结

以上点的运动都是通过计算传入最终位置结果，但其实可以通过修改顶点着色器也能实现同样的效果。

three.js真的封装很全，大家可以弄点报错，看看人家的着色器代码，学习一下，也方便以后修改着色器代码，自定义效果！

GitHub地址

https://github.com/xiaolidan00/my-three

参考：threejs.org/examples/?q…


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