Three.js - 利用 JS 进行图片处理并生成对应粒子图

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概述：利用 JS 以及 Three.js 对下图进行处理

来生成对应的粒子图，实例代码。

主要分为以下几个步骤

1. 获取对应图像信息

首先读取图片，可以利用 document.images 获取页面中 img 的信息。

再将 img 绘制到 canvas 画布，利用 getImageData 获取图像的像素信息，具体如下 getImgData

const getImgData = img => {
    // 宽、高
    const { width, height } = img
    const canvas = document.createElement('canvas')
    const ctx = canvas.getContext('2d')
    // 像素数
    const numPixels = width * height

    canvas.width = width
    canvas.height = height
    ctx.scale(1, -1)
    ctx.drawImage(img, 0, 0, width, height * -1)
    // 用来描述canvas区域隐含的像素数据
    const imgData = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height)

    return {
        width,
        numPixels,
        originalColors: Float32Array.from(imgData.data),
    }
}
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imgData.data 包含着图片的像素数据的数组，即 RGBA 值：

R - 红色 (0-255)；
G - 绿色 (0-255)；
B - 蓝色 (0-255)；
A - alpha 通道 (0-255; 0 是透明的，255 是完全可见的)。

在 imgData.data 排列顺序是每个像素点的 [R, G, B, A, R, G, B, A, ...] ，如图

2. 图像处理

上一步中获取到相关图像的像素信息，然后处理四个通道的信息 originalColors

由于图像的背景为黑色，也就是说可以利用R 通道的数据来进行阈值分割

设定一个阈值 threshold ，如果满足 originalColors[i * 4 + 0] > threshold 的条件，则统计该像素点可见，然后遍历 originalColors 得到可见像素点的位置的坐标。

const getParticleData = (img, threshold) => {
    const { width, numPixels, originalColors } = getImgData(img)
    let numVisible = 0
    // 统计大于阈值的像素点
    for (let i = 0; i < numPixels; i++) {
        if (originalColors[i * 4 + 0] > threshold) numVisible++
    }
    
    const offsets = new Float32Array(numVisible * 3)
    // 获取像素点的位置
    for (let i = 0, j = 0; i < numPixels; i++) {
        if (originalColors[i * 4 + 0] > threshold) {
            // 获取 x 方向的坐标
            offsets[j * 3 + 0] = i % width
            // 获取 y 方向的坐标
            offsets[j * 3 + 1] = Math.floor(i / width)

            j++
        }
    }

    return {
        offsets
    }
}
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3. 生成粒子图

这一步比较简单，就是利用得到的像素位置来生成对应的粒子图，首先初始化场景、相机等要素

// init webGL
const scene = new THREE.Scene()
const group = new THREE.Group()
scene.add(group)
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(
    50,
    window.innerWidth / window.innerHeight,
    10,
    10000
)
camera.position.z = 300
const fovHeight = 2 * Math.tan(camera.fov * Math.PI / 180 / 2) * camera.position.z
const renderer = new THREE.WebGLRenderer({
    canvas: document.getElementById('canvas'),
    antialias: true,
    alpha: true,
})
renderer.setClearColor(0x000000, 1)
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然后，在 offsets 的位置数据上，生成对应的粒子

设定每个粒子的 material ，然后利用 TweenMax.to 使得粒子过渡至对应位置。

const textureLoader = new THREE.TextureLoader()
const map = textureLoader.load('./assets/images/circle.png')
const material = new THREE.SpriteMaterial({
    map,
    color: 0xffffff,
    fog: true
})
const positions = offsets

for (let index = 0; index < positions.length; index += 2) {
    const particleMaterial = material
    const particle = new THREE.Sprite(particleMaterial)
    // 粒子目标位置
    const targetX = positions[index]
    const targetY = positions[index + 1]
    const targetZ = positions[index + 2]
    
    if (targetX && targetY) {
        // 粒子的初始位置
        particle.position.x = 0
        particle.position.y = 0
        particle.position.z = 0
        // 粒子从初始位置过渡到目标位置
        TweenMax.to(particle.position, 1, {
            x: targetX,
            y: targetY,
            z: targetZ,
            delay: Math.random() * 0.1
        })
        
        group.add(particle)
    }
}
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4. 总结

简单的阈值分割结合粒子特效对图像进行处理，如果需要其他特效，可以处理粒子的 material，例如 RawShaderMaterial ，可以实现如下效果

Three.js - 利用 JS 进行图片处理并生成对应粒子图

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