4

宇宙シミュレーターを開発するためのフレームワークとして Three.js を使用していますが、試みていますが、常夜灯が機能しません。

シミュレーターは次の場所からアクセスできます。

orbitingeden.com

また、以下のコード スニペットを実行するページは次の場所にあります。

orbitingeden.com/orrery/soloearth.html

サンプルページのコードはこちら。どこから始めればよいかさえわかりません。2 つの球体を数単位ずらしてレンダリングしてみました。1 つは太陽に近い (昼間バージョン) で、もう 1 つは太陽に近い (夜間バージョン) ですが、多くの問題があります。方法。このorreryから tDiffuse2 のアイデアを採用しましたが、うまくいきませんでした。

<!doctype html>
<html lang="en">
    <head>
        <title>three.js webgl - earth</title>
        <meta charset="utf-8">
        <script src="three.js/Detector.js"></script>
        <script src="three.js/Three.js"></script>
    </head>
    <body>
        <script>
            if ( ! Detector.webgl ) Detector.addGetWebGLMessage();

            var radius = 6371;
            var tilt = 0.41;
            var rotationSpeed = 0.02;
            var cloudsScale = 1.005;
            var SCREEN_HEIGHT = window.innerHeight;
            var SCREEN_WIDTH  = window.innerWidth;
            var container, camera, scene, renderer;
            var meshPlanet, meshClouds, dirLight, ambientLight;
            var clock = new THREE.Clock();

            init();
            animate();

            function init() {
                container = document.createElement( 'div' );
                document.body.appendChild( container );

                scene = new THREE.Scene();
                scene.fog = new THREE.FogExp2( 0x000000, 0.00000025 );

                camera = new THREE.PerspectiveCamera( 25, SCREEN_WIDTH / SCREEN_HEIGHT, 50, 1e7 );
                camera.position.z = radius * 5;
                scene.add( camera );

                dirLight = new THREE.DirectionalLight( 0xffffff );
                dirLight.position.set( -20, 0, 2 ).normalize();
                scene.add( dirLight );

                ambientLight = new THREE.AmbientLight( 0x000000 );
                scene.add( ambientLight );

                //initialize the earth
                var planetTexture = THREE.ImageUtils.loadTexture( "textures/earth-day.jpg" ),
                nightTexture      = THREE.ImageUtils.loadTexture( "textures/earthNight.gif" ),
                cloudsTexture     = THREE.ImageUtils.loadTexture( "textures/clouds.gif" ),
                normalTexture     = THREE.ImageUtils.loadTexture( "textures/earth-map.jpg" ),
                specularTexture   = THREE.ImageUtils.loadTexture( "textures/earth-specular.jpg" );
                var shader = THREE.ShaderUtils.lib[ "normal" ];
                var uniforms = THREE.UniformsUtils.clone( shader.uniforms );
                uniforms[ "tNormal" ].texture = normalTexture;
                uniforms[ "uNormalScale" ].value = 0.85;
                uniforms[ "tDiffuse" ].texture = planetTexture;
                uniforms[ "tDiffuse2" ].texture = nightTexture;
                uniforms[ "tSpecular" ].texture = specularTexture;
                uniforms[ "enableAO" ].value = false;
                uniforms[ "enableDiffuse" ].value = true;
                uniforms[ "enableSpecular" ].value = true;
                uniforms[ "uDiffuseColor" ].value.setHex( 0xffffff );
                uniforms[ "uSpecularColor" ].value.setHex( 0x333333 );
                uniforms[ "uAmbientColor" ].value.setHex( 0x000000 );
                uniforms[ "uShininess" ].value = 15;
                var parameters = {
                    fragmentShader: shader.fragmentShader,
                    vertexShader: shader.vertexShader,
                    uniforms: uniforms,
                    lights: true,
                    fog: true
                };
                var materialNormalMap = new THREE.ShaderMaterial( parameters );
                geometry = new THREE.SphereGeometry( radius, 100, 50 );
                geometry.computeTangents();
                meshPlanet = new THREE.Mesh( geometry, materialNormalMap );
                meshPlanet.rotation.y = 0;
                meshPlanet.rotation.z = tilt;
                scene.add( meshPlanet );

                // clouds
                var materialClouds = new THREE.MeshLambertMaterial( { color: 0xffffff, map: cloudsTexture, transparent: true } );
                meshClouds = new THREE.Mesh( geometry, materialClouds );
                meshClouds.scale.set( cloudsScale, cloudsScale, cloudsScale );
                meshClouds.rotation.z = tilt;
                scene.add( meshClouds );

                renderer = new THREE.WebGLRenderer( { clearColor: 0x000000, clearAlpha: 1 } );
                renderer.setSize( SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT );
                renderer.sortObjects = false;
                renderer.autoClear = false;
                container.appendChild( renderer.domElement );
            };

            function animate() {
                requestAnimationFrame( animate );
                render();
            };

            function render() {
                // rotate the planet and clouds
                var delta = clock.getDelta();
                meshPlanet.rotation.y += rotationSpeed * delta;
                meshClouds.rotation.y += 1.25 * rotationSpeed * delta;
                //render the scene
                renderer.clear();
                renderer.render( scene, camera );
            };
        </script>
    </body>
</html>
4

2 に答える 2

17

あなたの質問が理解できれば....

three.js はわかりませんが、一般的には、昼と夜の両方のテクスチャを通過するシェーダーを用意し、シェーダーでどちらかを選択することでこれを行います。例えば

uniform sampler2D dayTexture;
uniform sampler2D nightTexture;
varying vec3 v_surfaceToLight;  // assumes this gets passed in from vertex shader
varying vec4 v_normal;          // assumes this gets passed in from vertex shader
varying vec2 v_texCoord;        // assumes this gets passed in from vertex shader

void main () {
   vec3 normal = normalize(v_normal);
   vec3 surfaceToLight = normalize(v_surfaceToLight);
   float angle = dot(normal, surfaceToLight);
   vec4 dayColor = texture2D(dayTexture, v_texCoords);
   vec4 nightColor = texture2D(nightTexture, v_texCoord);
   vec4 color = angle < 0.0 ? dayColor : nightColor;

   ...

   gl_FragColor = color * ...;
}

基本的に、ライティングの計算を行い、それをライティングに使用する代わりに、それを使用してテクスチャを選択します。ライティングの計算では、通常、サーフェスの法線とサーフェスからの光 (太陽) の方向との間の内積を使用します。これにより、それらとベクトルの間の角度の余弦が得られます。コサインは -1 から 1 まで変化するため、値が -1 から 0 の場合は太陽から離れた方向を向いており、0 から +1 の場合は太陽の方向を向いています。

この線

   vec4 color = angle < 0.0 ? dayColor : nightColor;

昼夜を選択します。厳しい打ち切りになります。次のようなもっとあいまいなものを試すことができます

   // convert from -1 <-> +1 to 0 <-> +1
   float lerp0To1 = angle * 0.5 + 0.5; 

   // mix between night and day
   vec4 color = mix(nightColor, dayColor, lerp0to1);

これは、太陽に直接面している場所で 100% 昼、太陽の真向かいの場所で 100% 夜、およびその間の混合になります。おそらくあなたが望むものではありませんが、あなたは数字と戯れることができます. 例えば

   // sharpen the mix
   angle = clamp(angle * 10.0, -1.0, 1.0);

   // convert from -1 <-> +1 to 0 <-> +1
   float lerp0To1 = angle * 0.5 + 0.5; 

   // mix between night and day
   vec4 color = mix(nightColor, dayColor, lerp0to1);

うまくいけば、それは理にかなっています。

そこで、Three.js を学ぶために、少し時間をかけて Three.js の例を作成しました。サンプルはこちら。

const vs = `
varying vec2 vUv;
varying vec3 vNormal;

void main() {
  vUv = uv;
  vec4 mvPosition = modelViewMatrix * vec4(position, 1.0);
  vNormal = normalMatrix * normal;
  gl_Position = projectionMatrix * mvPosition;
}
`;

const fs = `
uniform sampler2D dayTexture;
uniform sampler2D nightTexture;

uniform vec3 sunDirection;

varying vec2 vUv;
varying vec3 vNormal;

void main( void ) {
  vec3 dayColor = texture2D( dayTexture, vUv ).rgb;
  vec3 nightColor = texture2D( nightTexture, vUv ).rgb;

  // compute cosine sun to normal so -1 is away from sun and +1 is toward sun.
  float cosineAngleSunToNormal = dot(normalize(vNormal), sunDirection);

  // sharpen the edge beween the transition
  cosineAngleSunToNormal = clamp( cosineAngleSunToNormal * 10.0, -1.0, 1.0);

  // convert to 0 to 1 for mixing
  float mixAmount = cosineAngleSunToNormal * 0.5 + 0.5;

  // Select day or night texture based on mix.
  vec3 color = mix( nightColor, dayColor, mixAmount );

  gl_FragColor = vec4( color, 1.0 );
}

`;

const scene = new THREE.Scene();
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(40, 1, 1, 3000);
camera.position.z = 4;
scene.add( camera );

const directionalLight = new THREE.DirectionalLight( 0xaaff33, 0 );
directionalLight.position.set(-1, 1, 0.5).normalize();
scene.add( directionalLight );

const textureLoader = new THREE.TextureLoader();

const uniforms = {
  sunDirection: {value: new THREE.Vector3(0,1,0) },
  dayTexture: { value: textureLoader.load( "https://i.imgur.com/dfLCd19.jpg" ) },
  nightTexture: { value: textureLoader.load( "https://i.imgur.com/MeKgLts.jpg" ) }
};

const material = new THREE.ShaderMaterial({
  uniforms: uniforms,
  vertexShader: vs,
  fragmentShader: fs,
});

const mesh = new THREE.Mesh( new THREE.SphereGeometry( 0.75, 32, 16 ), material );
scene.add( mesh );

renderer = new THREE.WebGLRenderer();
document.body.appendChild(renderer.domElement);
resize(true);
requestAnimationFrame(render);

function resize(force) {
  const canvas = renderer.domElement;
  const width = canvas.clientWidth;
  const height = canvas.clientHeight;
  if (force || canvas.width !== width || canvas.height !== height) {
    renderer.setSize(width, height, false);
    camera.aspect = width / height;
    camera.updateProjectionMatrix();
  }
}

function render(time) {
  time *= 0.001;  // seconds
  
  resize();
  
  uniforms.sunDirection.value.x = Math.sin(time);
  uniforms.sunDirection.value.y = Math.cos(time);

  // Note: Since the earth is at 0,0,0 you can set the normal for the sun
  // with
  //
  // uniforms.sunDirection.value.copy(sunPosition);
  // uniforms.sunDirection.value.normalize();


  mesh.rotation.y = time * .3
  mesh.rotation.x = time * .7;

  renderer.render(scene, camera);

  requestAnimationFrame(render);
}
body { margin: 0; }
canvas { width: 100vw; height: 100vh; display: block; }
<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/three.js/87/three.min.js"></script>

使ったシェーダーはこれ

uniform sampler2D dayTexture;
uniform sampler2D nightTexture;

uniform vec3 sunDirection;

varying vec2 vUv;
varying vec3 vNormal;

void main( void ) {
    vec3 dayColor = texture2D( dayTexture, vUv ).rgb;
    vec3 nightColor = texture2D( nightTexture, vUv ).rgb;

    // compute cosine sun to normal so -1 is away from sun and +1 is toward sun.
    float cosineAngleSunToNormal = dot(normalize(vNormal), sunDirection);

    // sharpen the edge beween the transition
    cosineAngleSunToNormal = clamp( cosineAngleSunToNormal * 10.0, -1.0, 1.0);

    // convert to 0 to 1 for mixing
    float mixAmount = cosineAngleSunToNormal * 0.5 + 0.5;

    // Select day or night texture based on mixAmount.
    vec3 color = mix( nightColor, dayColor, mixAmount );

    gl_FragColor = vec4( color, 1.0 );

    // comment in the next line to see the mixAmount
    //gl_FragColor = vec4( mixAmount, mixAmount, mixAmount, 1.0 );
}

上記のものとの大きな違いは、太陽は非常に遠くにあるため、一般に指向性ライトと見なされるため、必要なのはその方向だけであるということです。つまり、地球に対してどの方向を向いているかということです。

于 2012-05-18T04:16:35.310 に答える
0

共有していただきありがとうございます - とても便利です。カメラが回転したときに影が太陽に背を向けない理由がわかりました（カメラに対して静的なままです）。これは、sunDirection ユニフォームを設定するために使用しているコードです。

this.uniforms.sunDirection.value.copy(this.sunPosition); this.uniforms.sunDirection.value.normalize();

理由がわからない...

于 2013-06-15T16:39:13.980 に答える