three.js利用卷积法如何实现物体描边效果
法线延展法
网上使用法线延展法实现物体描边效果的文章比较多，这里不再描述。
但是这种方法有个缺点：当两个面的法线夹角差别较大时，两个面的描边无法完美连接。如下图所示：
卷积法
这里使用另一种方法卷积法实现物体描边效果，一般机器学习使用该方法比较多。先看效果图：
使用three.js具体的实现方法如下：
- 创建着色器材质，隐藏不需要描边的物体进行渲染，将需要描边的位置渲染成白色，其他位置渲染成黑色。
- 利用片源着色器计算卷积，白色是物体内部，黑色是物体外部，灰色是边框。
- 设置材质透明、不融合，将边框叠加到原图上，可以使用FXAA抗锯齿。
这三步就可以实现了，很简单吧。下面我们将详细介绍实现方法，不想看的可以直接去看完整实现代码：
完整代码：https://gitee.com/tengge1/ShadowEditor/blob/master/ShadowEditor.Web/src/helper/SelectHelper.js
详细的实现过程：
1.使用three.js正常绘制场景，得到下图，这里不介绍了。
2.创建着色器材质，隐藏所有不需要描边的物体。将需要描边的物体绘制成白色，其他地方绘制成黑色。
隐藏不需要描边的物体后，将整个场景材质替换。
renderScene.overrideMaterial=this.maskMaterial;
着色器材质：
constmaskMaterial=newTHREE.ShaderMaterial({
vertexShader:MaskVertex,
fragmentShader:MaskFragment,
depthTest:false
});
MaskVertex：
voidmain(){
gl_Position=projectionMatrix*modelViewMatrix*vec4(position,1.0);
}
MaskFragment：
voidmain(){
gl_FragColor=vec4(1.0,1.0,1.0,1.0);
}
效果图：
3.创建着色器材质进行卷积计算，每四个像素颜色求平均值得到一个像素。描边物体内部是白色，外部是黑色，物体边缘处会得到灰色。灰色就是我们所需的边框。
constedgeMaterial=newTHREE.ShaderMaterial({
vertexShader:EdgeVertex,
fragmentShader:EdgeFragment,
uniforms:{
maskTexture:{
value:this.maskBuffer.texture
},
texSize:{
value:newTHREE.Vector2(width,height)
},
color:{
value:selectedColor
},
thickness:{
type:'f',
value:4
},
transparent:true
},
depthTest:false
});
其中texSize是计算卷积的canvas宽度和高度，为了让边框更平滑，可以设置为原来canvas的两倍。color是边框颜色，thickness是边框粗细。
注意，要将材质transparent设置为true。
EdgeVertex：
varyingvec2vUv;
voidmain(){
vUv=uv;
gl_Position=projectionMatrix*modelViewMatrix*vec4(position,1.0);
}
EdgeFragment：
uniformsampler2DmaskTexture;
uniformvec2texSize;
uniformvec3color;
uniformfloatthickness;
varyingvec2vUv;
voidmain(){
vec2invSize=thickness/texSize;
vec4uvOffset=vec4(1.0,0.0,0.0,1.0)*vec4(invSize,invSize);
vec4c1=texture2D(maskTexture,vUv+uvOffset.xy);
vec4c2=texture2D(maskTexture,vUv-uvOffset.xy);
vec4c3=texture2D(maskTexture,vUv+uvOffset.yw);
vec4c4=texture2D(maskTexture,vUv-uvOffset.yw);
floatdiff1=(c1.r-c2.r)*0.5;
floatdiff2=(c3.r-c4.r)*0.5;
floatd=length(vec2(diff1,diff2));
gl_FragColor=d>0.0?vec4(color,1.0):vec4(0.0,0.0,0.0,0.0);
}
效果图：
4.创建着色器材质，将边框叠加到原来的图片上。由于FXAA比较复杂，这里使用简单的叠加方法。
着色器材质：
constcopyMaterial=newTHREE.ShaderMaterial({
vertexShader:CopyVertexShader,
fragmentShader:CopyFragmentShader,
uniforms:{
tDiffuse:{
value:edgeBuffer.texture
},
resolution:{
value:newTHREE.Vector2(1/width,1/height)
}
},
transparent:true,
depthTest:false
});
注意，transparent要设置为true，否则会把原来的图片覆盖掉。
CopyVertexShader：
varyingvec2vUv;
voidmain(){
vUv=uv;
gl_Position=projectionMatrix*modelViewMatrix*vec4(position,1.0);
}
CopyFragmentShader：
uniformfloatopacity;
uniformsampler2DtDiffuse;
varyingvec2vUv;
voidmain(){
vec4texel=texture2D(tDiffuse,vUv);
gl_FragColor=opacity*texel;
}
得到最终效果图：
参考资料：
1.描边实现完整代码：https://gitee.com/tengge1/ShadowEditor/blob/master/ShadowEditor.Web/src/helper/SelectHelper.js
2.基于three.js的开源三维场景编辑器：https://github.com/tengge1/ShadowEditor
3.three.js后期处理描边：https://threejs.org/examples/
4.卷积工作原理：https://www.zhihu.com/question/39022858?sort=created
5.法线延展法实现物体描边：https://www.nhooo.com/article/175213.htm
总结
以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，谢谢大家对毛票票的支持。
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