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threejs-shaders

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更新于 10-16 06:05

技能介绍

本技能面向 Three.js 中的自定义着色器开发,核心内容包括 GLSL 着色器编写、ShaderMaterial 与 RawShaderMaterial 的用法、uniforms 数据传递以及自定义视觉效果实现。

【用途】 用于在 Three.js 场景中创建自定义视觉特效、修改顶点位置、编写片段着色器,以及扩展或修改内置材质。

【主要能力】

  • 材质类型:ShaderMaterial(Three.js 自动注入内置 uniform 与 attribute)与 RawShaderMaterial(完全自定义,需自行声明精度、attribute 与 uniform)。
  • Uniforms:支持数字、向量、颜色、矩阵、纹理、立方体贴图与数组类型,并给出对应的 GLSL 声明方式与更新方法(直接赋值、set、copy 等)。
  • Varyings:顶点着色器向片段着色器传递 UV、法线、位置等插值数据。
  • 常见效果:纹理采样、顶点位移(波形)、Fresnel 效果、噪声(random 与 value noise)、线性/径向/平滑渐变、轮廓光(rim lighting)、消融效果(discard 与边缘发光)。
  • 扩展内置材质:通过 onBeforeCompile 注入自定义 uniform 与代码,替换如 begin_vertex、project_vertex、color_fragment、output_fragment、fog_fragment 等着色器分块。
  • GLSL 内置函数:数学、向量、纹理函数(GLSL 1.0 的 texture2D/textureCube,GLSL 3.0 的 texture 与 out 变量)。
  • 材质属性:透明、不透明度、面朝向、深度测试/写入、混合模式、线框、扩展(derivatives、fragDepth、drawBuffers、shaderTextureLOD)与 glslVersion(THREE.GLSL3)。
  • ShaderChunk 复用与外部着色器文件导入(vite/webpack)。
  • 实例化着色器:使用 InstancedBufferAttribute 与 offset 属性。
  • 调试:打印编译后的着色器源码、可视化 UV/法线/位置、renderer.debug.checkShaderErrors。

【使用方式】 通过 import * as THREE from "three" 引入,创建 THREE.ShaderMaterial 并传入 uniforms、vertexShader、fragmentShader;在动画循环中更新 material.uniforms.time.value 等 uniform。若需扩展内置材质,设置 material.onBeforeCompile 并保存 shader 引用以便后续更新。

【适用场景】 自定义视觉特效、顶点动画、材质定制、后处理相关的全屏着色器效果(另见 threejs-postprocessing)、纹理采样(另见 threejs-textures)等。

【限制】 wireframeLinewidth 大于 1 在多数平台无效果(WebGL 限制);性能建议减少 uniform 数量、避免条件分支(用 mix/step 替代 if/else)、尽量预计算、用纹理查表、避免过度绘制。文档中未提供收费、价格与平台支持范围等信息。