学习threejs，THREE.LineDashedMaterial 虚线材质，基于gosper高斯帕曲线生成雪花动画

在计算机图形学中，Three.js 是一个非常强大的库，用于创建和显示 3D 图形。本文将介绍如何使用 THREE.LineDashedMaterial 创建虚线效果，并基于 Gosper 曲线生成雪花形状的动画。Gosper 曲线是一个递归的分形曲线，广泛应用于自然界的各种结构，如雪花形状的生成。

什么是 Gosper 曲线？

Gosper 曲线是由 American mathematician Bill Gosper 于 1971 年提出的一种曲线。它是一种递归的分形曲线，通过不断地将线段替换为更复杂的形状来生成复杂的图案。Gosper 曲线的图形表现出很强的自相似性，这使得它在生成雪花形状时显得十分合适。

使用 Three.js 创建虚线雪花

下面我们将给出一个简单的示例，使用 Three.js 生成一个基于 Gosper 曲线的雪花动画。

代码示例

import * as THREE from 'three';

function createGosperCurve(order, length) {
    const axiom = 'A';
    const rules = {
        A: 'A-B--B+A++AA+B-',
        B: '+A-B'
    };
    const angle = Math.PI / 3; // 60 degrees
    let current = axiom;

    // 生成Gosper曲线的字符串
    for (let i = 0; i < order; i++) {
        let next = '';
        for (let char of current) {
            next += rules[char] || char;
        }
        current = next;
    }

    // 生成曲线路径
    const points = [];
    const stack = [];
    let position = new THREE.Vector3(0, 0, 0);
    let heading = new THREE.Vector3(1, 0, 0);

    points.push(position.clone());

    for (let char of current) {
        if (char === 'A' || char === 'B') {
            position.add(heading.clone().multiplyScalar(length));
            points.push(position.clone());
        } else if (char === '+') {
            heading.applyAxisAngle(new THREE.Vector3(0, 0, 1), angle);
        } else if (char === '-') {
            heading.applyAxisAngle(new THREE.Vector3(0, 0, 1), -angle);
        } else if (char === '[') {
            stack.push({position: position.clone(), heading: heading.clone()});
        } else if (char === ']') {
            const state = stack.pop();
            position = state.position;
            heading = state.heading;
        }
    }

    return points;
}

// 创建场景、相机和渲染器
const scene = new THREE.Scene();
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
document.body.appendChild(renderer.domElement);

// 生成Gosper曲线并创建虚线
const points = createGosperCurve(3, 5); // order 3, length 5
const geometry = new THREE.BufferGeometry().setFromPoints(points);
const material = new THREE.LineDashedMaterial({ color: 0xffffff, dashSize: 0.5, gapSize: 0.2 });
const line = new THREE.Line2(geometry, material);
line.computeLineDistances();
scene.add(line);

// 动画循环
function animate() {
    requestAnimationFrame(animate);
    line.rotation.z += 0.01; // 旋转效果
    renderer.render(scene, camera);
}

camera.position.z = 30;
animate();

实现说明

1. 创建Gosper曲线：该函数通过递归方法生成 Gosper 曲线的字符串，并将其转换为 Three.js 中的点集合。
2. 场景、相机和渲染器：设置基本的 Three.js 场景，创建相机和渲染器。
3. 创建虚线：使用 THREE.LineDashedMaterial 创建虚线材质，结合 THREE.Line2 组件来绘制虚线效果。通过 computeLineDistances() 方法计算线段的间距。
4. 动画效果：在动画循环中持续旋转雪花形状，创建雪花飘动的效果。

总结

以上就是如何使用 Three.js 和 Gosper 曲线创建一个虚线雪花动画的完整示例。通过掌握这些技术，可以制作出更加复杂和美丽的图形作品。在实际开发中，Three.js 提供了更多的功能和工具，可以让我们的作品更加生动和富有创意。希望本文能够帮助你入门 Three.js，并激励你继续探索计算机图形学的奥秘。