Three.js/WebGL:大球体在交叉点处出现破碎

IT技术 javascript three.js geometry webgl
2021-02-25 14:25:15

首先让我说我对 3D 图形非常缺乏经验。

问题

我正在使用 Three.js。我有两个球体(故意)在我的 WebGL 模型中发生碰撞。当我的球体非常大时,重叠的球体在它们相交的地方看起来“破碎”,但较小的球体渲染得非常好。

我对某些对象使用如此大的单位有一个非常具体的原因,并且缩小对象并不是一个真正的选择。

例子

在此处输入图片说明

这是更大领域的小提琴:http : //jsfiddle.net/YSX7h/

对于较小的:http : //jsfiddle.net/7Lca2/

代码

var radiusUnits = 1790; // 179000000
var container;
var camera, scene, renderer;
var clock = new THREE.Clock();
var cross;
var plane;
var controls;
var cube;
var cubeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial( { color: 0xffffff, vertexColors: THREE.VertexColors } );
init();
animate();

function init() {
    camera = new THREE.PerspectiveCamera(100, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 3500000);
    controls = new THREE.OrbitControls(camera);
    camera.position.set(2000, 2000, 2000);
    camera.position.z = 500;
    scene = new THREE.Scene();

    var texture = THREE.ImageUtils.loadTexture('http://i.imgur.com/qDAEVoo.jpg');
    var material = new THREE.MeshBasicMaterial({
        color: 0xFFFFFF,
        map: texture,
        opacity:1
    });

    var material1 = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0xFF0000, wireframe: true, opacity:1 });
    var geometry = new THREE.SphereGeometry(radiusUnits, 32, 32);
    var geometry1 = new THREE.SphereGeometry(radiusUnits, 32, 32);
    var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
    var mesh1 = new THREE.Mesh(geometry1, material1);
    mesh1.position.set(0, 1000, 0);
    mesh.position.set(0, -1000, 0);

    scene.add(mesh);
    scene.add(mesh1);

    renderer = new THREE.WebGLRenderer( { antialias: true, alpha: true } );

    document.body.appendChild(renderer.domElement);
    renderer.setSize( window.innerWidth, window.innerHeight );
}

function onWindowResize() {
    renderer.setSize( window.innerWidth, window.innerHeight );
    render();
}

function animate() {
    controls.update();
    requestAnimationFrame( animate );
}

window.requestAnimFrame = (function(){
    return  window.requestAnimationFrame       ||
                window.webkitRequestAnimationFrame ||
                window.mozRequestAnimationFrame    ||
                window.oRequestAnimationFrame      ||
                window.msRequestAnimationFrame     ||
                function( callback ){
                  window.setTimeout(callback, 1000 / 60);
                };
})();

(function animloop(){
    requestAnimFrame(animloop);
    render();
})();

function render() {
    var delta = clock.getDelta(); 
    renderer.render( scene, camera );
}

为什么会发生这种情况?除了缩小这些对象之外,我还能做些什么来解决这个问题?

提前致谢。

3个回答

简短的回答,将您的 z 近平面设置得更远

改变

camera = new THREE.PerspectiveCamera(
    100, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 3500000);

var zNear = 1000;
var zFar = 3500000;
camera = new THREE.PerspectiveCamera(
    100, window.innerWidth / window.innerHeight, zNear, zFar);

注意:我不知道 1000 是否会起作用,如果不尝试 10000。

zBuffer 过去能够分辨哪些像素位于其他先前绘制的像素之前,但分辨率有限。在 WebGL 中,它可以是 16 位、24 或 32。我猜 24 是最常见的。为了说明起见,我们假设它只是 4 位。这意味着对于给定的 z 范围,只有 16 个可能的值。鉴于用于 3D 投影的标准数学,在 4 位 zbuffer 上,如果范围是zNear = 0.1zFar = 3500000并且 16 个可能的值类似于

0 = 0.100
1 = 0.107         range: 0.007
2 = 0.115         range: 0.008
3 = 0.125         range: 0.010
4 = 0.136         range: 0.011
5 = 0.150         range: 0.014
6 = 0.167         range: 0.017
7 = 0.187         range: 0.021
8 = 0.214         range: 0.027
9 = 0.250         range: 0.036
10 = 0.300        range: 0.050
11 = 0.375        range: 0.075
12 = 0.500        range: 0.125
13 = 0.750        range: 0.250
14 = 1.500        range: 0.750
15 = 3499999.993  range: 3499998.493 

正如您所看到的,值之间的范围呈指数增长,这意味着离相机很远的地方几乎没有分辨率。

如果我们增加到zNear1000,我们得到

0 = 1000.000
1 = 1071.407       range: 71.407
2 = 1153.795       range: 82.389
3 = 1249.911       range: 96.115
4 = 1363.495       range: 113.584
5 = 1499.786       range: 136.291
6 = 1666.349       range: 166.564
7 = 1874.531       range: 208.182
8 = 2142.158       range: 267.626
9 = 2498.929       range: 356.771
10 = 2998.287      range: 499.358
11 = 3747.056      range: 748.769
12 = 4994.292      range: 1247.236
13 = 7486.097      range: 2491.805
14 = 14940.239     range: 7454.142
15 = 3500000.000   range: 3485059.761 

你可以看到它开始稍微散开。zNear在 0.1 和zFar3500000 的24 位深度缓冲区上最后 15 个单位之间的范围是

16777201 = 115869.957       range: 7485.454
16777202 = 124466.066       range: 8596.109
16777203 = 134439.829       range: 9973.763
16777204 = 146151.280       range: 11711.451
16777205 = 160097.879       range: 13946.599
16777206 = 176987.000       range: 16889.122
16777207 = 197859.711       range: 20872.711
16777208 = 224313.847       range: 26454.135
16777209 = 258933.659       range: 34619.812
16777210 = 306189.940       range: 47256.281
16777211 = 374545.842       range: 68355.902
16777212 = 482194.095       range: 107648.253
16777213 = 676678.248       range: 194484.154
16777214 = 1134094.478       range: 457416.229
16777215 = 3499999.993       range: 2365905.515

zNear1000 一样

16777201 = 3489810.475       range: 725.553
16777202 = 3490536.330       range: 725.855
16777203 = 3491262.487       range: 726.157
16777204 = 3491988.947       range: 726.459
16777205 = 3492715.709       range: 726.762
16777206 = 3493442.773       range: 727.064
16777207 = 3494170.140       range: 727.367
16777208 = 3494897.810       range: 727.670
16777209 = 3495625.784       range: 727.973
16777210 = 3496354.060       range: 728.277
16777211 = 3497082.640       range: 728.580
16777212 = 3497811.524       range: 728.884
16777213 = 3498540.712       range: 729.188
16777214 = 3499270.204       range: 729.492
16777215 = 3500000.000       range: 729.796

哪个可能更合理一些?它基本上是说当远离相机时,小于 ~728 个单位的 2 个点可能被错误地排序。或者从正面看,只要 2 个点与相机的距离至少相距 728 个单位,它们就会被正确排序。

所有这些都是为了指出您必须为您的应用程序适当地设置您的近剪裁平面和远剪裁平面。

我可能应该注意到,所应用的数学只是最常见的数学,并且可能与 Three.js 默认使用的数学相同。使用您自己的顶点着色器,您可以让 zbuffer 做其他事情。这是一篇关于它的好文章

您在深度缓冲区中遇到精度问题。场景的比例越大,这种情况就越明显——尤其是对于跨越很远距离的物体。深度缓冲区只有 32 位(我相信是浮点数)可以使用。随着您增加相机的 Z 范围,精度会下降。标准相机往往会在“近”平面附近提高精度,并减少到距离(尽管我不肯定矩阵three.js 实际使用的是什么)。

要么缩小场景尺寸,要么将近平面移离相机更远的地方。如果您搜索深度缓冲区和精度的主题,您可以找到有关此主题的大量信息。还要参考通用的 OpenGL 信息,而不仅仅是 Three.js 或 WebGL。

注意:澄清一下,两个场景不同的原因是因为您没有将相机的设置缩放相同。在工作简单的场景中,将近平面设置为“0.00001”,你会看到同样的问题。

您也可以尝试使用对数深度缓冲区

renderer = new THREE.WebGLRenderer( { logarithmicDepthBuffer: true } );