2022-10-29 雾化
2022-10-30 本文已影响0人
MrSwilder
一 、原理
在三维图形学中，术语雾化（fog）用来描述远处的物体看上去较为模糊的现象。在现实中，任何介质中的物体都可能表现出雾化现象，比如水下的物体。
如何实现雾化：
实现雾化的方式有很多种，这里使用最简单的一种：线性雾化（linear fog）。在线性雾化中，某一点的雾化程度取决于它与视点之间的距离，距离越远雾化程度越高。线性雾化有起点和终点，起点表示开始雾化之处，终点表示完全雾化之处，两点之间的某一点的雾化程度与该点与视点的距离呈线性关系。注意，比终点更远的点完全雾化了，即完全看不见了。某一点雾化的程度可以被定义为雾化因子（fog factor），并在线性雾化公式中被计算出来。
<雾化因子> = ( <终点> - <当前点与视点间的距离>) / ( <终点> - <起点> )
这里
<起点> 小于等于 <当前点与视点间的距离> 小于等于 <终点>
如果雾化因子为1.0，表示该点完全没有被雾化，可以很清晰地看到此处的物体。如果其为0.0，就表示该点完全雾化了，此处的物体完全看不见，如图10.8所示。在视线上，起点之前的点的雾化因子为1.0，终点之后的点的雾化因子为0.0 。
在片元着色器中根据雾化因子计算片元的颜色：
<片元颜色> = <物体表面颜色> x <雾化因子> + <雾的颜色> x ( 1 - <雾化因子> )
二、效果
image.png
三、代码
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport"
content="width=device-width, user-scalable=no, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, minimum-scale=1.0">
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
<title>雾化</title>
<style>
body {
margin: 0;
text-align: center;
}
#canvas {
margin: 0;
}
</style>
</head>
<body onload="main()">
<canvas id="canvas" height="800" width="1200"></canvas>
</body>
<script src="/lib/webgl-utils.js"></script>
<script src="/lib/webgl-debug.js"></script>
<script src="/lib/cuon-utils.js"></script>
<script src="/lib/cuon-matrix.js"></script>
<script src="/lib/helper.js"></script>
<script src="/geometry/SphereGeometry.js"></script>
<script src="/texture/Texture2D.js"></script>
<script>
//顶点着色器
var VSHADER_SOURCE = /*glsl*/`
attribute vec2 a_Uv;
attribute vec4 a_Position;
uniform mat4 u_MvpMatrix;
varying vec2 v_Uv;
varying float v_dist;
void main(){
vec4 clip_Position=u_MvpMatrix*a_Position;
gl_Position=clip_Position;
v_Uv=a_Uv;
v_dist=gl_Position.w;
}`;
//片元着色器
var FSHADER_SOURCE = /*glsl*/`
#ifdef GL_ES
precision mediump float;
#endif
uniform sampler2D u_Texture;
varying vec2 v_Uv;
varying float v_dist;
void main(){
vec3 fogColor=vec3(1.0,1.0,1.0);
//定义最大最小值
float fogDistMax=3.6;
float fogDistMin=3.0;
//计算雾化因子
float factor=clamp((fogDistMax-v_dist)/(fogDistMax-fogDistMin),0.0,1.0);
vec4 baseColor=texture2D(u_Texture,vec2(v_Uv.x,1.0-v_Uv.y));
gl_FragColor =vec4( mix(baseColor.rgb,fogColor,1.0-1.0*factor),baseColor.a);
// gl_FragColor=vec4(baseColor.rgb,v_dist*0.5);
}`;
//声明js需要的相关变量
var canvas = document.getElementById("canvas");
var gl = getWebGLContext(canvas);
//设置视角矩阵的相关信息（视点，视线，上方向）
var viewMatrix = new Matrix4();
//设置透视投影矩阵
var projMatrix = new Matrix4();
projMatrix.setPerspective(30, canvas.width / canvas.height,0.1, 10);
const rotateViewMatrix=new Matrix4()
var currentAngle = [0,0]
async function main() {
if (!gl) {
console.log("你的浏览器不支持WebGL");
return;
}
const program=createProgram(gl,VSHADER_SOURCE,FSHADER_SOURCE)
if(!program){
console.error('创建着色器程序失败')
return
}
gl.program=program
gl.useProgram(program)
getVariableLocation()
//绘制球形
const sphereGeometry=new SphereGeometry(gl,1,180,90)
const sphere= sphereGeometry.create()
//绘制纹理
const texture=Texture2D.initTexture(gl,'./image/earth.jpg', 0)
//设置底色
gl.clearColor(0.0,0.0,0.0, 1.0);
var tick = function () {
viewMatrix.setLookAt(0, 0, 4, 0, 0, 0, 0, 1, 0);
rotateViewMatrix.setRotate(currentAngle[1],1,0,0)
rotateViewMatrix.rotate(currentAngle[0],0,1,0)
viewMatrix.multiply(rotateViewMatrix)
draw(gl, sphere)
requestAnimationFrame(tick)
}
tick()
registerMouseEvent()
}
/**
*
* 注册鼠标事件
* */
function registerMouseEvent(){
//是否按下
let isDown=false
let last_X=0,last_Y=0
canvas.onmousedown=function(e){
//获取当前鼠标位置
const x=e.clientX,y=e.clientY
//获取canvas边界范围
const bound=e.target.getBoundingClientRect()
if(bound.left<x&&bound.right>x&&bound.top<y&&bound.bottom>y){
last_X=x
last_Y=y
isDown=true
}
}
canvas.onmousemove=function(e){
// console.log('鼠标移动',e)
const x=e.clientX,y=e.clientY
if(isDown){
const offset_X=x-last_X
const offset_Y=y-last_Y
currentAngle[0]+=offset_X/10
currentAngle[1]+=offset_Y/10
}
last_X=x
last_Y=y
}
canvas.onmouseup=function(e){
isDown=false
}
}
function draw(gl, sphere) {
//设置模型矩阵的相关信息
var modelMatrix = new Matrix4();
var mvpMatrix=new Matrix4()
mvpMatrix.set(projMatrix)
mvpMatrix.multiply(viewMatrix.multiply(modelMatrix));
//将试图矩阵传给u_ViewMatrix变量
gl.uniformMatrix4fv(gl.program.mvpMatrix, false, mvpMatrix.elements);
//开启隐藏面清除
gl.enable(gl.DEPTH_TEST);
//清空颜色和深度缓冲区
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
const length=sphere.length
//绘制图形
gl.drawElements(gl.TRIANGLES, length, gl.UNSIGNED_SHORT, 0);
}
</script>
</html>
