此篇文章我們要實現一個燃燒的火焰效果，其中會包含產生燃燒效果的相關演算法，如果不是很理解的話，可以自己動手調節相關引數來進一步理解，先看一下實現的效果。
第一步：構建基礎
為了實現上面的效果我們先來構建出canvas的DOM，以及相關的shader程式碼。
這裡的步驟和這篇文章中第一步是相同的，你可以移步這裡檢視，或者在最後我也會附上全部的程式碼（不要忘記引入相關的js檔案）。
需要注意的是為了讓火焰的位置在中間我這邊canvas的寬度設定為了375，高度設定為了667，這兩個值與後面片元著色器中的引數有關，如果你實現效果時發現火焰位置不對可以適當調整。
第二步：一個合適的噪音演算法
要實現火焰的外焰燃燒效果，我們需要使用一個噪音演算法，webgl有梯度噪音，細胞噪音等等的演算法，但是模擬出來的外焰燃燒效果個人感覺不是很生動，在此我這邊使用了另一種噪音演算法：
float noise(vec3 p){
vec3 i = floor(p);
vec4 a = dot(i, vec3(1., 57., 21.)) + vec4(0., 57., 21., 78.);
vec3 f = cos((p-i)*acos(-1.))*(-.5)+.5;
a = mix(sin(cos(a)*a),sin(cos(1.+a)*(1.+a)), f.x);
a.xy = mix(a.xz, a.yw, f.y);
return mix(a.x, a.y, f.z);
}
複製程式碼在演算法中我們首先使用floor函式返回p的最小整數部分，然後使用dot函式對i和另一個vec3數值取正。
然後定義一個使用cos和acos函式計算出來的f，再對a做混合的sin與cos函式操作，最後進行mix的線性混合。
為了便於理解這裡有一個a = mix(sin(cos(a)a),sin(cos(1.+a)(1.+a)), f.x);函式圖片，可供參考。
如果還是不理解的話可以將函式中的每一步做出影像來理解。
通過上面我們就得到了一個噪音的演算法，接下來就是將噪音演算法應用起來，並且使用演算法勾勒出火焰了。
第三步：修改片元著色器
在第一步中我們初始化了一個簡單的頂點著色器和片元著色器，下面我們就要對片元著色器進行修改了。
void main() {
vec2 v = -1.5 + 3. * v_TexCoord;
vec3 org = vec3(0., -2., 4.);
vec3 dir = normalize(vec3(v.x*1.6, -v.y, -1.5));
vec4 p = raymarch(org, dir);
float glow = p.w;
vec4 col = mix(vec4(1.,.5,.1,1.), vec4(0.1,.5,1.,1.), p.y*.02+.4);
gl_FragColor = mix(vec4(0.), col, pow(glow*2.,4.));
}
複製程式碼v_TexCoord是我們傳入的紋理座標值，對其進行了乘與加處理，還記得第一步中說過的火焰位置嗎？這兩個引數就是用來調節的。
後面我們定義了一個vec3的變數，同時定義了一個歸一化後的變數dir。
接著我們定義了一個變數p，對其使用了自定義函式raymarch進行處理，後面介紹這個函式，最後就是對位置的一個線性混合了，最後是賦值。
接下來就是raymarch函式以及其使用到的自定義函式了。
float sphere(vec3 p, vec4 spr){
return length(spr.xyz-p) - spr.w;
}
float flame(vec3 p){
float d = sphere(p*vec3(1.,.5,1.), vec4(.0,-1.,.0,1.));
return d + (noise(p+vec3(.0,time*2.,.0)) + noise(p*3.)*.5)*.25*(p.y) ;
}
float scene(vec3 p){
return min(100.-length(p) , abs(flame(p)) );
}
vec4 raymarch(vec3 org, vec3 dir){
float d = 0.0, glow = 0.0, eps = 0.02;
vec3 p = org;
bool glowed = false;
for(int i=0; i<64; i++)
{
d = scene(p) + eps;
p += d * dir;
if( d>eps )
{
if(flame(p) < .0)
glowed=true;
if(glowed)
glow = float(i)/64.;
}
}
return vec4(p,glow);
}
複製程式碼raymarch函式的主要作用就是配合noise勾勒出火焰整體的外觀，包括大小，顏色值，以及效果的位置等等。
勾勒出火焰的核心就是讓片元著色器指定的位置渲染出指定的顏色，然後將這些片元線性連線起來就是火焰了，例如外焰要渲染成線性的黃色，內焰渲染成藍色。
在上面的raymarch函式中我們在for迴圈中使用了64，並且在後面除了64，如果你感興趣的話，可以去調節這兩個數值，你會發現火焰的明亮發生了變化。
上面的程式碼中我們使用flame函式定義了火焰燃燒的速度以及外焰燃燒的高度等資訊，使用scene函式定義了整體的效果，可以試著將其中的100修改為10，你會發現火焰的顏色完全變了。
全部的程式碼
上面我們一步步的實現了全部的效果，需要注意的是我這邊為了火焰的效果將canvas背景設定為了黑色，而不是片元著色器中導致的，下面就是所有的程式碼，你可以放在本地去試一下，同時理解一下演算法有趣的內容。
<template>
<div>
<canvas id="glcanvas" ref="webgl" width="375" height="667"></canvas>
</div>
</template>
<script>
/* eslint-disable */
import testImg from './static/img/img1.jpeg'
export default {
props: {
msg: String
},
mounted() {
let VSHADER_SOURCE = `
attribute vec4 a_Position;
attribute vec2 a_TexCoord;
varying vec2 v_TexCoord;
void main() {
gl_Position = a_Position;
v_TexCoord = a_TexCoord;
}`
let FSHADER_SOURCE = `
precision mediump float;
uniform sampler2D u_Sampler;
uniform float time;
varying vec2 v_TexCoord;
float noise(vec3 p){
vec3 i = floor(p);
vec4 a = dot(i, vec3(1., 57., 21.)) + vec4(0., 57., 21., 78.);
vec3 f = cos((p-i)*acos(-1.))*(-.5)+.5;
a = mix(sin(cos(a)*a),sin(cos(1.+a)*(1.+a)), f.x);
a.xy = mix(a.xz, a.yw, f.y);
return mix(a.x, a.y, f.z);
}
float sphere(vec3 p, vec4 spr){
return length(spr.xyz-p) - spr.w;
}
float flame(vec3 p){
float d = sphere(p*vec3(1.,.5,1.), vec4(.0,-1.,.0,1.));
return d + (noise(p+vec3(.0,time*2.,.0)) + noise(p*3.)*.5)*.25*(p.y) ;
}
float scene(vec3 p){
return min(100.-length(p) , abs(flame(p)) );
}
vec4 raymarch(vec3 org, vec3 dir){
float d = 0.0, glow = 0.0, eps = 0.02;
vec3 p = org;
bool glowed = false;
for(int i=0; i<64; i++)
{
d = scene(p) + eps;
p += d * dir;
if( d>eps )
{
if(flame(p) < .0)
glowed=true;
if(glowed)
glow = float(i)/64.;
}
}
return vec4(p,glow);
}
void main() {
vec2 v = -1.5 + 3. * v_TexCoord;
vec3 org = vec3(0., -2., 4.);
vec3 dir = normalize(vec3(v.x*1.6, -v.y, -1.5));
vec4 p = raymarch(org, dir);
float glow = p.w;
vec4 col = mix(vec4(1.,.5,.1,1.), vec4(0.1,.5,1.,1.), p.y*.02+.4);
gl_FragColor = mix(vec4(0.), col, pow(glow*2.,4.));
}`
let canvas = this.$refs.webgl
let gl = getWebGLContext(canvas);
initShaders(gl, VSHADER_SOURCE, FSHADER_SOURCE);
let n = this.initVertexBuffers(gl);
this.inirTextures(gl, n);
let u_time = gl.getUniformLocation(gl.program, "time");
let newTime = 0.1;
let draw = function(){
newTime = newTime + 0.05;
gl.uniform1f(u_time, newTime);
gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, 0, 4);
requestAnimationFrame(draw);
}
draw()
},
methods: {
initVertexBuffers(gl){
var verticesTexCoords = new Float32Array([
-1.0, 1.0, 0.0, 1.0,
-1.0, -1.0, 0.0, 0.0,
1.0, 1.0, 1.0, 1.0,
1.0, -1.0, 1.0, 0.0,
]);
var n = 4;
var vertexCoordBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexCoordBuffer);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, verticesTexCoords, gl.STATIC_DRAW);
var FSIZE = verticesTexCoords.BYTES_PER_ELEMENT;
var a_Position = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Position');
gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, FSIZE * 4, 0);
gl.enableVertexAttribArray(a_Position);
var a_TexCoord = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_TexCoord');
gl.vertexAttribPointer(a_TexCoord, 2, gl.FLOAT, false, FSIZE * 4, FSIZE * 2);
gl.enableVertexAttribArray(a_TexCoord)
return n;
},
inirTextures(gl, n){
var texture = gl.createTexture();
var u_Sampler = gl.getUniformLocation(gl.program, 'u_Sampler');
var image = new Image();
image.onload = ()=>{this.loadTexture(gl, n, texture, u_Sampler, image);};
image.crossOrigin = "anonymous";
image.src = testImg
return true;
},
loadTexture(gl, n, texture, u_Sampler, image){
gl.pixelStorei(gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL, 1);
gl.activeTexture(gl.TEXTURE0);
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.NEAREST);
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.NEAREST);
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_S, gl.CLAMP_TO_EDGE);
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_T, gl.CLAMP_TO_EDGE);
gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, image);
gl.uniform1i(u_Sampler, 0);
gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, 0, n);
}
}
}
</script>
<style lang="scss">
#glcanvas{
background-color: #000;
}
</style>
複製程式碼