Применить цветовой градиент к материалу на сетке - three.js

Question

У меня есть файл STL, загруженный в мою сцену с одним цветом, примененным к материалу фонга

Я хотел бы применить способ применения двух цветов к материалу этой сетки с эффектом градиента, примененным к оси Zкак в примере ниже. Градиентная ваза ] 1

У меня есть ощущение, что мне, возможно, придется вводить шейдеры, но я не дошел до этого с three.js,

Answer 1

Простой градиентный шейдер, основанный на uvs:

var scene = new THREE.Scene();
var camera = new THREE.PerspectiveCamera(60, 1, 1, 1000);
camera.position.set(13, 25, 38);
camera.lookAt(scene.position);
var renderer = new THREE.WebGLRenderer({
  antialias: true
});
var canvas = renderer.domElement
document.body.appendChild(canvas);

var controls = new THREE.OrbitControls(camera, renderer.domElement);

var geometry = new THREE.CylinderBufferGeometry(2, 5, 20, 32, 1, true);
var material = new THREE.ShaderMaterial({
  uniforms: {
    color1: {
      value: new THREE.Color("red")
    },
    color2: {
      value: new THREE.Color("purple")
    }
  },
  vertexShader: `
    varying vec2 vUv;

    void main() {
      vUv = uv;
      gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(position,1.0);
    }
  `,
  fragmentShader: `
    uniform vec3 color1;
    uniform vec3 color2;
  
    varying vec2 vUv;
    
    void main() {
      
      gl_FragColor = vec4(mix(color1, color2, vUv.y), 1.0);
    }
  `,
  wireframe: true
});
var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(mesh);



render();

function resize(renderer) {
  const canvas = renderer.domElement;
  const width = canvas.clientWidth;
  const height = canvas.clientHeight;
  const needResize = canvas.width !== width || canvas.height !== height;
  if (needResize) {
    renderer.setSize(width, height, false);
  }
  return needResize;
}

function render() {
  if (resize(renderer)) {
    camera.aspect = canvas.clientWidth / canvas.clientHeight;
    camera.updateProjectionMatrix();
  }
  renderer.render(scene, camera);
  requestAnimationFrame(render);
}

html,
body {
  height: 100%;
  margin: 0;
  overflow: hidden;
}

canvas {
  width: 100%;
  height: 100%;
  display;
  block;
}

<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/three.js/97/three.min.js"></script>
<script src="https://threejs.org/examples/js/controls/OrbitControls.js"></script>

Простой градиентный шейдер, основанный на координатах:

var scene = new THREE.Scene();
var camera = new THREE.PerspectiveCamera(60, 1, 1, 1000);
camera.position.set(13, 25, 38);
camera.lookAt(scene.position);
var renderer = new THREE.WebGLRenderer({
  antialias: true
});
var canvas = renderer.domElement
document.body.appendChild(canvas);

var controls = new THREE.OrbitControls(camera, renderer.domElement);

var geometry = new THREE.CylinderBufferGeometry(2, 5, 20, 16, 4, true);
geometry.computeBoundingBox();
var material = new THREE.ShaderMaterial({
  uniforms: {
    color1: {
      value: new THREE.Color("red")
    },
    color2: {
      value: new THREE.Color("purple")
    },
    bboxMin: {
      value: geometry.boundingBox.min
    },
    bboxMax: {
      value: geometry.boundingBox.max
    }
  },
  vertexShader: `
    uniform vec3 bboxMin;
    uniform vec3 bboxMax;
  
    varying vec2 vUv;

    void main() {
      vUv.y = (position.y - bboxMin.y) / (bboxMax.y - bboxMin.y);
      gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(position,1.0);
    }
  `,
  fragmentShader: `
    uniform vec3 color1;
    uniform vec3 color2;
  
    varying vec2 vUv;
    
    void main() {
      
      gl_FragColor = vec4(mix(color1, color2, vUv.y), 1.0);
    }
  `,
  wireframe: true
});
var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(mesh);



render();

function resize(renderer) {
  const canvas = renderer.domElement;
  const width = canvas.clientWidth;
  const height = canvas.clientHeight;
  const needResize = canvas.width !== width || canvas.height !== height;
  if (needResize) {
    renderer.setSize(width, height, false);
  }
  return needResize;
}

function render() {
  if (resize(renderer)) {
    camera.aspect = canvas.clientWidth / canvas.clientHeight;
    camera.updateProjectionMatrix();
  }
  renderer.render(scene, camera);
  requestAnimationFrame(render);
}

html,
body {
  height: 100%;
  margin: 0;
  overflow: hidden;
}

canvas {
  width: 100%;
  height: 100%;
  display: block;
}

<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/three.js/97/three.min.js"></script>
<script src="https://threejs.org/examples/js/controls/OrbitControls.js"></script>

Градиент с цветами вершин:

var scene = new THREE.Scene();
var camera = new THREE.PerspectiveCamera(60, 1, 1, 1000);
camera.position.set(0, 0, 10);
var renderer = new THREE.WebGLRenderer({
  antialias: true
});
var canvas = renderer.domElement
document.body.appendChild(canvas);


var geom = new THREE.TorusKnotGeometry(2.5, .5, 100, 16);

var rev = true;

var cols = [{
  stop: 0,
  color: new THREE.Color(0xf7b000)
}, {
  stop: .25,
  color: new THREE.Color(0xdd0080)
}, {
  stop: .5,
  color: new THREE.Color(0x622b85)
}, {
  stop: .75,
  color: new THREE.Color(0x007dae)
}, {
  stop: 1,
  color: new THREE.Color(0x77c8db)
}];

setGradient(geom, cols, 'z', rev);

function setGradient(geometry, colors, axis, reverse) {

  geometry.computeBoundingBox();

  var bbox = geometry.boundingBox;
  var size = new THREE.Vector3().subVectors(bbox.max, bbox.min);

  var vertexIndices = ['a', 'b', 'c'];
  var face, vertex, normalized = new THREE.Vector3(),
    normalizedAxis = 0;

  for (var c = 0; c < colors.length - 1; c++) {

    var colorDiff = colors[c + 1].stop - colors[c].stop;

    for (var i = 0; i < geometry.faces.length; i++) {
      face = geometry.faces[i];
      for (var v = 0; v < 3; v++) {
        vertex = geometry.vertices[face[vertexIndices[v]]];
        normalizedAxis = normalized.subVectors(vertex, bbox.min).divide(size)[axis];
        if (reverse) {
          normalizedAxis = 1 - normalizedAxis;
        }
        if (normalizedAxis >= colors[c].stop && normalizedAxis <= colors[c + 1].stop) {
          var localNormalizedAxis = (normalizedAxis - colors[c].stop) / colorDiff;
          face.vertexColors[v] = colors[c].color.clone().lerp(colors[c + 1].color, localNormalizedAxis);
        }
      }
    }
  }
}

var mat = new THREE.MeshBasicMaterial({
  vertexColors: THREE.VertexColors,
  wireframe: true
});
var obj = new THREE.Mesh(geom, mat);
scene.add(obj);



render();

function resize(renderer) {
  const canvas = renderer.domElement;
  const width = canvas.clientWidth;
  const height = canvas.clientHeight;
  const needResize = canvas.width !== width || canvas.height !== height;
  if (needResize) {
    renderer.setSize(width, height, false);
  }
  return needResize;
}

function render() {
  if (resize(renderer)) {
    camera.aspect = canvas.clientWidth / canvas.clientHeight;
    camera.updateProjectionMatrix();
  }
  renderer.render(scene, camera);
  obj.rotation.y += .01;
  requestAnimationFrame(render);
}

html,
body {
  height: 100%;
  margin: 0;
  overflow: hidden;
}

canvas {
  width: 100%;
  height: 100%;
  display;
  block;
}

<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/three.js/97/three.min.js"></script>

На самом деле вам решать, какой подход использовать: шейдеры, цвета вершин, текстуры и т. Д.

Answer 2

Если вы хотите сохранить функциональность MeshPhongMaterial, вы можете попробовать расширить материал.

Это довольно широкая тема с несколькими подходами, и вы можете прочитать о ней подробнее здесь .

В шейдере материалов фонга есть строка, которая выглядит следующим образом:

vec4 diffuseColor = vec4( diffuse, opacity );

Так что, изучив книгу шейдеров или другие учебные пособия, вы узнаете, что вы можете смешивать два цвета:используя нормализованный коэффициент (число между 0,1).

Это означает, что вы можете изменить эту строку на что-то вроде этого

vec4 diffuseColor = vec4( mix(diffuse, myColor, vec3(myFactor)), opacity);

Вы можете расширить шейдер как таковой

const myFactor = { value: 0 }
const myColor = {value: new THREE.Color}


myMaterial.onBeforeCompile = shader=>{
  shader.uniforms.myFactor = myFactor
  shader.uniforms.myColor = myColor
  shader.fragmentShader = `
  uniform vec3 myColor;
  uniform float myFactor;
  ${shader.fragmentShader.replace(
    vec4 diffuseColor = vec4( diffuse, opacity );
    vec4 diffuseColor = vec4( mix(diffuse, myColor, vec3(myFactor)), opacity);
  )}
`

Теперь, когда вы измените myFactor.value, цвет вашего объекта должен измениться с myMaterial.color на myColor.value.

Теперь, чтобы фактически превратить его в градиент, вы должны заменить myFactor начто-то динамическое.Мне нравится решение заключенных использовать ультрафиолетовые лучи.Это полностью сделано в javascript и очень просто подключить в этом шейдере.Другие подходы, вероятно, потребуют больше шейдерной работы.

vec4 diffuseColor = vec4( mix(diffuse, myColor, vec3(vUv.y)), opacity);

Теперь проблема, с которой вы можете столкнуться - если вы позвоните new PhongMaterial({color}), т.е.без предоставленных ему текстур шейдер будет компилироваться без vUv.Есть много условий, которые могут привести к его компиляции и быть полезными для вас, но я не уверен, что они сломают другие вещи:

#if defined( USE_MAP ) || defined( USE_BUMPMAP ) || defined( USE_NORMALMAP ) || defined( USE_SPECULARMAP ) || defined( USE_ALPHAMAP ) || defined( USE_EMISSIVEMAP ) || defined( USE_ROUGHNESSMAP ) || defined( USE_METALNESSMAP )

Итак, добавив что-то вроде

myMaterial.defines = {USE_MAP:''} 

Может сделать переменную vUv доступной для вашего шейдера.Таким образом, вы получаете все огни материала фонга, влияющие на материал, вы просто меняете основной цвет.

Answer 3

Если вы хотите, чтобы ваш градиент был статическим, вы можете просто добавить текстуру к своему материалу, используя свойство .map.Или вы можете присвоить его свойству .emissiveMap, если хотите, чтобы оно «светилось» без необходимости освещения.

Однако, если вы хотите, чтобы ваш градиент изменился, и всегда исчезалпо оси Z даже после поворота модели или камеры вам придется написать собственный шейдер, который потребует от вас обучения.Вы можете посмотреть в этом примере , как реализовать собственные шейдеры в Three.js, и посетить https://thebookofshaders.com/, чтобы получить хорошее представление о том, как написать простой градиентный шейдер.