在 Three.js 里,我们经常用顶点着色器给平面加上"波浪起伏"的效果。
但很多初学者会问:
👉 明明片元着色器没变,为什么光靠顶点着色器,就能让平面像水面一样起伏?
1. GPU 的基本绘制单位:三角形
在 GPU 渲染里,所有几何体最终都会被拆成三角形。
- 一个平面并不是一整块,而是由很多小三角形拼接而成的。
- 每个三角形由 3 个顶点决定。
- 只要顶点动了,三角形的形状也会随之改变。
👉 三角形不是固定的刚体,而是会随顶点移动而"变形"的柔性单元。
2. 顶点着色器:移动顶点的位置
顶点着色器的工作就是决定每个顶点在屏幕上的位置。
如果我们在顶点着色器里加上一个函数(比如 sin
波动),就能让顶点在 z
方向上下浮动:
ini
uniform float uTime;
void main() {
vec3 newPos = position;
newPos.z += sin(position.x * 2.0 + uTime) * 0.5;
gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(newPos, 1.0);
}
- 每个顶点位置变了 → 三角形的形状也随之改变。
- 当一大堆三角形被一起拉伸、压缩,就像一张布被掀起,形成了起伏。
3. 为什么视觉上是连续的?
关键就在于 三角形的可变形性 + 光栅化插值。
-
三角形可变形
- 如果三个顶点高度不同,三角形的平面就会"倾斜"或"扭曲"。
- 这意味着顶点之间的空间会自然填充,而不是断裂。
-
光栅化插值
- GPU 在把三角形映射到屏幕像素时,会对顶点属性(位置、颜色等)做插值。
- 顶点之间的像素不会突兀,而是平滑过渡。
因此,哪怕只改变顶点,三角形本身的变形和插值机制,就能保证你看到的不是零散的点,而是连续的波浪效果。
4. 顶点数决定效果细腻度
- 少量三角形:如果平面只有两个三角形(4 个顶点),位移之后表面会显得"折角明显",像折纸一样。
- 大量三角形:如果平面有 100×100 个小格子(2 万个三角形),每个顶点都能单独上下运动 → 整体效果就会非常光滑自然。
👉 三角形越多,网格越密,视觉效果越连续。
5. 总结
- GPU 世界的基本单位是 三角形。
- 三角形不是刚性的,它会随着顶点移动而变形。
- 顶点着色器改变顶点高度 → 三角形随之变形 → 光栅化插值让像素平滑过渡 → 你看到的就是连续的起伏效果。
一句话概括:
平面几何就像由无数会弯曲的"小三角布块"拼成的布。
当顶点着色器拉高或压低顶点时,这些三角布块就会跟着变形,拼合起来的整张布就产生了自然的波浪起伏。