使用GPU加速three.js物体选取与交点计算

"本示例主要讲解如何在three.js中利用GPU进行物体选取及计算交点位置，以解决大规模模型下使用光线投射器效率低下的问题。" 在三维渲染中，选取物体并计算其与视线的交点是常见的交互操作。在three.js中，通常使用内置的Raycaster类来实现这一功能。然而，当场景包含大量几何体时，这种方法的性能可能会下降，因为它依赖于遍历所有对象以检查是否有交点。在这种情况下，利用GPU进行选取可以显著提高效率。 GPU选取物体是基于图形硬件加速的一种技术，它利用GPU的并行处理能力，在一帧时间内完成大量的计算任务。以下是使用GPU选取物体的基本步骤： 1. **创建选取材质**：首先，我们需要创建一个特殊的材质，这个材质会为场景中的每个模型分配独一无二的颜色。这样，每个模型在渲染时都会显示为其特定的颜色，便于后续的识别。 2. **替换材质**：遍历整个场景，将每个Mesh对象的原始材质替换为新的选取材质。确保每个模型都有独特的颜色编码，这可以通过在Shader中使用颜色索引来实现。 3. **读取像素颜色**：当用户移动鼠标时，我们可以捕获鼠标位置对应的屏幕像素颜色。由于每个模型都对应一种颜色，因此可以通过读取的像素颜色来确定鼠标下方的物体。 4. **判断物体**：读取的颜色与预设的颜色编码进行匹配，从而找出与鼠标位置对应的模型。这通常通过查找颜色码在预先构建的映射表中来实现。 以下是一段简化的代码示例，展示了如何创建选取材质并应用到场景中： ```javascript let maxHexColor = 1; // 更换选取材质 scene.traverseVisible(n => { if (!(n instanceof THREE.Mesh)) { return; } n.oldMaterial = n.material; if (n.pickMaterial) { // 已经创建过选取材质了 n.material = n.pickMaterial; return; } let material = new THREE.ShaderMaterial({ vertexShader: PickVertexShader, fragmentShader: PickFragmentShader, // 其他设置... }); n.pickMaterial = material; n.material = n.pickMaterial; }); ``` 在Shader中，你需要定义`PickVertexShader`和`PickFragmentShader`，这两个着色器用于生成和读取颜色码。通常，这些着色器会在片段着色器中设置一个全局唯一的ID作为颜色，这样每个模型都有一个唯一标识。 5. **计算交点**：一旦找到物体，我们就可以使用Raycaster从相机位置向鼠标位置发射光线，并通过比较颜色找到与光线相交的物体。由于GPU选取已经完成了大部分工作，这个过程会更快。 利用GPU选取物体是优化大规模场景交互的一种有效方法。它减少了CPU的计算负担，提高了响应速度，尤其在处理大量复杂几何体时效果显著。在实际项目中，可以根据需求调整选取算法和颜色编码策略，以实现更高效、更精确的物体选取。