如何使用 p5.js 设计 Phong 着色图形？

p5.js 是一个允许开发人员通过 JavaScript 创建交互式视觉艺术品和设计的开源框架。Phong 着色是一种光线追踪算法，用于模拟光照以及材质表面的反射和折射。在本文中，我们将介绍如何使用 p5.js 实现 Phong 着色图形。

步骤

1. 创建画布

首先，在使用 p5.js 之前，需要在 HTML 页面中创建一个画布元素。这可以通过使用如下代码来完成：

<canvas id="myCanvas"></canvas>

然后，在 JavaScript 中，需要使用 createCanvas() 函数来创建画布。该函数接受两个参数：宽度和高度。

let canvas = createCanvas(400, 400);
canvas.parent('myCanvas'); // 将画布绑定到HTML中的元素

2. 定义几何体

在 Phong 着色中，需要定义物体的几何体。在本例中，我们将使用一个球体。P5.js 中提供了 sphere() 函数来创建球体。

function setup() {
  createCanvas(400, 400, WEBGL); // WEBGL 为 P5.js 中为3D渲染模式
}

function draw() {
  background(200);
  noStroke();
  sphere(100);
}

3. 定义光源和材质

接下来，我们需要定义光源和材质。在此之前，需要启用照明：

function setup() {
  createCanvas(400, 400, WEBGL);
  ambientLight(60, 60, 60);
  pointLight(255, 255, 255, 0, 0, 400);
}

在上述示例中，我们使用了两种光源：环境光和点光源。我们还需要定义材质。P5.js 中提供了 material() 函数，可用于为基础几何体定义表面材质。

function draw() {
  background(200);
  noStroke();

  let locX = mouseX - height / 2;
  let locY = mouseY - width / 2;

  ambientLight(60, 60, 60);
  pointLight(255, 255, 255, locX, locY, 400);

  specularMaterial(255, 255, 255); // 使用高光颜色
  sphere(100); // 定义几何体
}

4. 添加高光

接下来，我们需要添加高光。在 Phong 着色中，高光是由光源和观察者之间的角度差计算出的。我们可以使用 specularMaterial() 函数来定义高光的颜色。

function draw() {
  background(200);
  noStroke();

  let locX = mouseX - height / 2;
  let locY = mouseY - width / 2;

  ambientLight(60, 60, 60);
  pointLight(255, 255, 255, locX, locY, 400);

  specularMaterial(255, 255, 255);
  sphere(100);
}

5. 添加阴影

最后，我们要添加阴影。在 Phong 着色中，阴影是根据物体与光源之间的相对位置计算出来的。我们可以使用 ambientMaterial() 函数来定义阴影的颜色。

function draw() {
  background(200);
  noStroke();

  let locX = mouseX - height / 2;
  let locY = mouseY - width / 2;

  ambientLight(60, 60, 60);
  pointLight(255, 255, 255, locX, locY, 400);

  specularMaterial(255, 255, 255);
  shininess(20);
  sphere(100);

  ambientMaterial(150);
  translate(0, 0, -150); // 内部小球位置
  sphere(50, 32, 24);
}

结论

现在，您已经知道如何使用 p5.js 来设计 Phong 着色图形。我们介绍了如何创建画布，定义几何体、光源和材质，并添加高光和阴影。这仅仅只是 p5.js 中众多功能的一部分。使用 p5.js，您可以创建丰富、交互式的视觉效果。