如何将Three.js多边形粒子GLSL顶点着色器降级为面向相机单精灵？

我来帮你拆解这个问题，分两部分解释：首先搞清楚为什么position属性要乘以18，然后一步步实现着色器的降级改造。

一、为什么position长度要乘以18？ #

原项目里每个粒子渲染的是三个面向视角的正方形，每个正方形需要用2个三角形来绘制（WebGL里没有原生四边形，都是三角面），每个三角形又需要3个顶点。算下来：3个面 × 2个三角/面 × 3个顶点/三角 = 18个顶点，所以每个粒子需要18份顶点位置数据，这就是代码里positionsLength要乘以18的原因。

二、着色器降级的具体步骤 #

要改成单个面向相机的精灵，我们需要砍掉立方体相关的逻辑，换成Billboard（公告板）精灵的实现方式，具体操作如下：

1. 清理无用的Uniform和顶点数据逻辑 #

• 移除boxVertices和boxNormals：这两个uniform是用来定义立方体顶点偏移和法线的，现在我们不需要立方体了，直接从着色器和JS代码里删掉这两个变量的声明、赋值逻辑。
• 修改顶点数据长度：单个精灵用一个四边形（2个三角面）就够了，每个粒子只需要4个顶点，所以positionsLength的计算要改成：

  var positionsLength = curlNoiseModel.width * curlNoiseModel.height * 3 * 4;
  

  （如果想用点精灵更简单，每个粒子只需要1个顶点，长度改成width * height * 3即可）

2. 重构顶点着色器逻辑 #

原着色器是基于立方体顶点偏移计算位置，现在要换成面向相机的Billboard逻辑。这里提供两种常见实现方式：

方式一：使用四边形精灵（推荐，和原项目渲染方式更匹配）

• 新增一个a_UV属性，用来传递每个顶点在精灵上的偏移（比如四个顶点分别传(-0.5,-0.5)、(0.5,-0.5)、(0.5,0.5)、(-0.5,0.5)，控制精灵的四个角落）。
• 在顶点着色器里，通过视图矩阵计算相机的右方向和上方向，确保精灵始终面向相机：

  attribute vec3 position;
  attribute vec2 a_UV; // 新增的精灵偏移属性
  uniform mat4 projectionMatrix;
  uniform mat4 viewMatrix;
  uniform float spriteSize; // 控制精灵大小的uniform
  
  void main() {
    // 从视图矩阵提取相机的右、上方向向量
    vec3 cameraRight = vec3(viewMatrix[0][0], viewMatrix[1][0], viewMatrix[2][0]);
    vec3 cameraUp = vec3(viewMatrix[0][1], viewMatrix[1][1], viewMatrix[2][1]);
  
    // 计算精灵每个顶点的最终位置
    vec3 spritePos = position + cameraRight * a_UV.x * spriteSize + cameraUp * a_UV.y * spriteSize;
    gl_Position = projectionMatrix * viewMatrix * vec4(spritePos, 1.0);
  }
  

• JS里生成顶点数据时，每个粒子要生成4个顶点，每个顶点的position都是粒子的位置，a_UV分别对应四个角落的偏移值。

方式二：使用点精灵（更简洁）

如果不需要复杂的精灵形状，用GL_POINTS渲染模式更简单：

• 顶点数据每个粒子只存1个顶点位置，positionsLength改成width * height * 3。
• 顶点着色器里设置点大小，片段着色器处理点的外观：

  attribute vec3 position;
  uniform mat4 projectionMatrix;
  uniform mat4 viewMatrix;
  uniform float pointSize;
  
  void main() {
    gl_Position = projectionMatrix * viewMatrix * vec4(position, 1.0);
    gl_PointSize = pointSize; // 控制点的大小
  }
  

• 渲染时把绘制模式从TRIANGLES改成POINTS即可。

3. 调整JS渲染逻辑 #

• 移除JS中关于boxVertices和boxNormals的uniform上传代码。
• 调整绘制调用的顶点数量：如果用四边形精灵，就是curlNoiseModel.width * curlNoiseModel.height * 4；如果用点精灵，就是curlNoiseModel.width * curlNoiseModel.height。

这样改造后，每个粒子就会变成单个始终面向相机的精灵，完全符合你的需求啦！

内容的提问来源于stack exchange，提问作者VVK