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（隐藏在后面）另一个对象。

我目前的简单解决方案是将一条光线投射到物体的中心：

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;
  }
}

但是它不考虑对象的尺寸（宽度、高度、深度）。

没有被遮挡（因为物体中心不在后面）

被遮挡（因为物体中心在后面）

查看工作演示：

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

目前想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，可以给出 partially occluded 和 fully occluded 布尔值，甚至 percentage occluded?

Answer 1

Search Stack Overflow 和 Three.js 示例 "GPU picking." 这个概念可以分为三个基本步骤：

将每个形状的 material 更改为独特的平面 (MeshBasicMaterial) 颜色。
使用独特的 materials 渲染场景。
读取渲染帧的像素以收集颜色信息。

您的场景允许您注意一些事项。

只给你正在测试的形状一个独特的颜色——其他的都可以是黑色。
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。
因为你只给你的测试部分一个颜色，其余的数据应该是零，使得找到匹配你的独特颜色的像素更容易。

现在您已经有了像素数据，您可以确定以下内容：

如果没有像素匹配独特的颜色，则形状被完全遮挡。
如果某些像素匹配独特的颜色，则形状至少部分可见。

第二个项目符号表示形状 "at least partially" 可见。这是因为您无法使用当前拥有的信息测试完整的可见性。

我会做的（其他人可能有更好的解决方案）是渲染同一个视口第二次，但仅使测试形状可见，这相当于零件完全可见。掌握了这些信息后，将像素与第一次渲染进行比较。如果两者具有相同数量（可能在公差范围内）的唯一颜色像素，那么您可以说该部分完全 visible/not 被遮挡。

Answer 2

我根据 TheJim01 的回答成功获得了 WebGL1 的工作版本！

首先创建第二个更简单的场景以用于计算：

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缓冲区几何体（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，例如一个 id 1, 2, 3, etc

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相匹配：

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，您的拾取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 position/rotation 等，它们也需要在拾取场景中更新。在我的例子中，相机在移动，而不是物体在移动，所以它不需要更新。

对于WebGL2我们会有更好的解决方案：

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

但这还不是所有浏览器都支持:

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

Three.js 检测对象何时被部分和完全遮挡

Three.js detect when object is partially and fully occluded

javascript

3d

occlusion

occlusion-culling

three.js