纯Shading Language绘制飞机火焰效果

2021-11-19 15:49:59

上篇《纯Shading Language绘制HTML5时钟》体现了GLSL可编程性特点，但没有体现GLSL可编程出各种酷炫效果的特点，今天我们将用纯Shading Language绘制火焰效果，并将其应用到《HT图形组件设计之道（四）》飞行的飞机例子上。

火焰的例子我已发在 http://js.do/hightopo/fireball，其本质在绘制gl.POINTS的点类型时，通过在Fragment Shader在点区域内生成noise的噪声用于绘制多种颜色效果，并将多次不同噪声算法生成的颜色进行叠加，同时噪声的生成还依赖于time的时间参数，这样最终融合成不错的圆形火焰效果。

采用gl.POINTS的绘制方式会受不同浏览器对点大小的限制，可通过gl.getParameter(gl.ALIASED_POINT_SIZE_RANGE)获知浏览器支持的最小和最大范围，一般也都有1~255或1~300的区间，所以也基本够用于展示效果，http://js.do/hightopo/fireball的例子中52行中的float color = 3.0 – (3.*length(2.*p));其中的第一个3.0是火焰强度intensity参数，可通过改变此值达到改变火焰强度的效果，可在1.0~4.0范围体验从小火到大火的调节效果。

《HT图形组件设计之道（四）》文中的例子我将在飞机的尾部叠加该火焰效果，由于考虑到自定义GLSL的复杂性，HT并未开放图元自定义GLSL的功能，我们将要采用的是在Graph3dView的上层再次叠加一个WebGL驱动的Canvas，火焰是绘制到这个上层的Canvas，因此和HT的Graph3dView完全是松耦合，不会影响HT的3D组件自身的所有显示和交互功能，这样的应用有点类似《百度地图与HT for Web结合的GIS网络拓扑应用》中GIS地图与HT的GraphView组件叠加效果。

当然这样叠加会导致火焰始终在最上层，无法真实反映三维空间层次的问题，但作为监控系统应用最关键的是展示重要指标，例如对于电信网管应用，当设备有告警冒泡呈现时，往往要求告警冒泡要呈现在最上层不要被其他设备遮挡住，同样如果真的飞机失火需要监控系统实时提示该告警信息时，肯定也是需要该火焰不被遮挡，因此真实世界的层次瑕疵在这里反而是合适的解决方案。

叠加Canvas到Graph3dView比较容易，通过Graph3dView.getView().appendChild(canvas)加入，并在Graph3dView布局时同时布局Cavnas位置大小，火焰的位置我们是这样实现的，将一个隐藏的node节点host到飞机的尾部，这样该节点会自定跟随飞机飞行过程的位置变化，绘制时火焰时我们通过Graph3dView#toViewPosition函数将node三维坐标转换成二维的屏幕Cavnas的坐标，这还没完我们还得将屏幕坐标转换成WebGL驱动的Canvas的POINT点坐标，相关代码如下：

function draw(){

    gl.viewport(0, 0, canvas.width, canvas.height);

    gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);

    gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);     

    gl.uniform1f(gl.getUniformLocation(program, 'time'), (Date.now() - startTime)/1000 );

    gl.uniform1f(gl.getUniformLocation(program, 'intensity'), intensity ); 

    var vertexBuffer = gl.createBuffer();

    gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);

    var position = g3d.toViewPosition(node.p3());

    gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array([

         position.x/g3d.getWidth()*2 - 1,

         1 - position.y/g3d.getHeight()*2

    ]), gl.STATIC_DRAW);

    var vertexLocation = gl.getAttribLocation(program, "aVertexPosition");

    gl.vertexAttribPointer(vertexLocation, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);

    gl.enableVertexAttribArray(vertexLocation);

    gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, 1);

    requestAnimationFrame(draw);

}              

function resizeCanvas(){

    canvas.width = g3d.getWidth() * devicePixelRatio;

    canvas.style.width = g3d.getWidth() + 'px';

    canvas.height = g3d.getHeight() * devicePixelRatio;

    canvas.style.height = g3d.getHeight() + 'px';

}

以上代码我们还传入了intensity的强度参数，该参数我们通过ht.Default.startAnim动画函数，控制其值在0~4之间不断来回变化，这样可达到火焰有小变大来回变换的类似告警闪烁提示效果。还有var devicePixelRatio = window.devicePixelRatio;参数也是容易被忽略的细节，该值会根据设备的retina支持程度有不同的值，避免在高分辨率设备下出现锯齿模糊的问题，当然通过devicePixelRatio增大canvas.width和canvas.height也是有内存绘制性能代价的，如果效果要求不是太高情况下也可以都采用1来处理，其实要求不太高的三维场景即使时retina为3的iphone 6强制用devicePixelRatio为1的方式也不会有太大问题，并且能节省内存提高绘制性能，某些低性能的终端某些情况下甚至可以再降级到小于1的值以牺牲效果换取性能。

千辛万苦终于让飞机飞出了我想要的效果（http://v.youku.com/v_show/id_XODYyMzU3MDg0.html），当然还有无数的细节可以完善，例如可以根据飞机离eye的距离动态改变POINT点的大小，或改造GLSL实现烟雾的粒子系统效果等等，但元旦假期结束了我明天还要上班，其他可完善的地方留给读者去想象了。

码农公寓

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