Three.js 检测对象何时被部分和完全遮挡

Question

我正在尝试检测 Three.js 中的对象何时被部分和完全遮挡（隐藏在）另一个对象。

我当前的简单解决方案将单条射线投射到对象的中心：

function getScreenPos(object) {
  var pos = object.position.clone();
  camera.updateMatrixWorld();
  pos.project(camera);
  return new THREE.Vector2(pos.x, pos.y);
}

function isOccluded(object) {
  raycaster.setFromCamera(getScreenPos(object), camera);
  var intersects = raycaster.intersectObjects(scene.children);
  if (intersects[0] && intersects[0].object === object) {
    return false;
  } else {
    return true;
  }
}

但它不考虑对象的尺寸（宽度、高度、深度）。

不被遮挡（因为物体的中心不在后面）

被遮挡（因为物体的中心在后面）

查看工作演示：

https://jsfiddle.net/kmturley/nb9f5gho/57/

目前认为我可以计算对象框的大小，并为框的每个角投射光线。但这可能还是有点太简单了：

var box = new THREE.Box3().setFromObject(object);
var size = box.getSize();

我想找到一种更强大的方法，它可以提供 partially occluded 和 fully occluded 布尔值，甚至可能是 percentage occluded？

Answer 1

搜索 Stack Overflow 和有关“GPU 选择”的 Three.js 示例。这个概念可以分为三个基本步骤：

1. 将每个形状的材质更改为独特的平面 (MeshBasicMaterial) 颜色。
2. 使用独特的材质渲染场景。
3. 读取渲染帧的像素以收集颜色信息。

您的方案允许您提出一些警告。

1. 只为您正在测试的形状提供独特的颜色 - 其他一切都可以是黑色。
2. 您不需要渲染整个场景来测试一个形状。您可以调整视口以仅渲染相关形状周围的区域。
3. 因为您只为您的测试部分指定了一种颜色，所以其余数据应该为零，从而更容易找到与您的独特颜色匹配的像素。

现在您有了像素数据，您可以确定以下内容：

• 如果没有像素匹配唯一的颜色，则形状被完全遮挡。
• 如果某些像素与唯一颜色匹配，则该形状至少部分可见。

第二个项目符号表示该形状“至少部分”可见。这是因为您无法使用当前拥有的信息测试完全可见性。

我会做的（其他人可能有更好的解决方案）是第二次渲染相同的视口，但只有测试形状可见，即相当于零件完全可见。有了这些信息，将像素与第一次渲染进行比较。如果两者具有相同数量（可能在容差范围内）的唯一颜色像素，那么您可以说该部分是完全可见/未遮挡的。

Answer 2

根据 TheJim01 的回答，我设法获得了 WebGL1 的工作版本！

首先创建第二个更简单的场景用于计算：

pickingScene = new THREE.Scene();
pickingTextureOcclusion = new THREE.WebGLRenderTarget(window.innerWidth / 2, window.innerHeight / 2);
pickingMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({ vertexColors: THREE.VertexColors });
pickingScene.add(new THREE.Mesh(BufferGeometryUtils.mergeBufferGeometries([
  createBuffer(geometry, mesh),
  createBuffer(geometry2, mesh2)
]), pickingMaterial));

将您的对象重新创建为 Buffer Geometry（性能更快）：

function createBuffer(geometry, mesh) {
  var buffer = new THREE.SphereBufferGeometry(geometry.parameters.radius, geometry.parameters.widthSegments, geometry.parameters.heightSegments);
  quaternion.setFromEuler(mesh.rotation);
  matrix.compose(mesh.position, quaternion, mesh.scale);
  buffer.applyMatrix4(matrix);
  applyVertexColors(buffer, color.setHex(mesh.name));
  return buffer;
}

根据 mesh.name 添加颜色，例如id 1、2、3 等

function applyVertexColors(geometry, color) {
  var position = geometry.attributes.position;
  var colors = [];
  for (var i = 0; i < position.count; i ++) {
    colors.push(color.r, color.g, color.b);
  }
  geometry.setAttribute('color', new THREE.Float32BufferAttribute(colors, 3));
}

然后在渲染循环期间检查该纹理的第二个场景，并将像素数据与网格名称匹配：

function isOccludedBuffer(object) {
  renderer.setRenderTarget(pickingTextureOcclusion);
  renderer.render(pickingScene, camera);
  var pixelBuffer = new Uint8Array(window.innerWidth * window.innerHeight);
  renderer.readRenderTargetPixels(pickingTextureOcclusion, 0, 0, window.innerWidth / 2, window.innerHeight / 2, pixelBuffer);
  renderer.setRenderTarget(null);
  return !pixelBuffer.includes(object.name);
}

您可以在此处查看 WebGL1 工作演示：

https://jsfiddle.net/kmturley/nb9f5gho/62/

使用这种方法需要注意的一点是，您的采摘场景需要与主场景的变化保持同步。因此，如果您的对象移动位置/旋转等，它们也需要在拾取场景中更新。在我的示例中，相机正在移动，而不是物体，因此它不需要更新。

对于WebGL2我们会有更好的解决方案：

https://tsherif.github.io/webgl2examples/occlusion.html

但这并不是所有浏览器都支持的：

https://www.caniuse.com/#search=webgl