之前看到有人在浏览器端复刻了原神的登录界面，效果非常还原。

本文就让我们一起来看看这种效果是如何实现的，主要分析Shader相关的部分。

怀着学习的目的，我自己也写了一版，观看地址：https://genshin-replica.miaohezi.com/

背景

背景是一个渐变色，由 3 种颜色组成，可以用Shader的smoothstep函数配合UV坐标的y分量画出来。

float y=1.-uv.y;
float mask1=1.-smoothstep(0.,stop1,y);
float mask2=smoothstep(0.,stop1,y)*(1.-smoothstep(stop1,stop2,y));
float mask3=smoothstep(stop1,stop2,y);
col+=col1*mask1;
col+=col2*mask2;
col+=col3*mask3;

整个Shader代码我放到Shadertoy上了，预览地址：https://www.shadertoy.com/view/dstBzj

背景云

背景云由两种平面网格组成，它们有属于自己的遮罩纹理。

在Shader中，采样遮罩纹理，获取里面的透明度数据，将其作为alpha通道的值，再定义一个主颜色即可。

vec2 uv=vUv;
vec4 tex=texture(uTexture,uv);
float alpha=tex.r*.4;
vec3 col=vec3(1.8);
gl_FragColor=vec4(col,alpha);

这是其中一种平面的写法，它只有一种颜色。

另一个平面有两种颜色，是因为用了mix函数将 2 种颜色混合到了一起。

vec3 col=vec3(.090,.569,.980);
col=mix(col,vec3(.93),vec3(pow(tex.r,.4)));

柱子

柱子的原始信息是一大堆杂乱的网格数据，每条数据包含了模型名、位置、旋转、缩放数据，并且值都是随机的。

我们需要将这些信息分个组，大概分成这样：

每个组包含了模型名，实例网格列表和模型的组成网格列表。

在three.js中，当我们需要同时创建大量的网格，并且每个网格的位置数据不同时，需要用到实例化网格THREE.InstancedMesh。

我们根据这些组，创建多个实例化网格，并且在渲染中不断地同步它们的位置数据。

云层

由于云层也有很多随机的位置数据，因此也要用到实例化网格。

材质方面，也用到了遮罩纹理。

在采样纹理前，我们要将UV坐标在顶点着色器中随机化，这样云层就能呈现出不同的图案。

vec2 distortUV(vec2 uv,vec2 offset){
    vec2 wh=vec2(2.,4.);
    uv/=wh;
    float rn=ceil(random(offset)*wh.x*wh.y);
    vec2 cell=vec2(1.,1.)/wh;
    uv+=vec2(cell.x*mod(rn,wh.x),cell.y*(ceil(rn/wh.x)-1.));
    return uv;
}

void main(){
    ...
    vUv=distortUV(uv,instPosition.xy);
    ...
}

注：这里为了凸显出云层本身，临时把柱子和背景云隐藏掉了。

光束

材质也用到了遮罩纹理。

直接采样的话会感觉光的边缘太直了，用smoothstep生成遮罩来虚化它吧。

float mask1=1.;
mask1*=smoothstep(0.,.5,uv.y);
mask1*=smoothstep(0.,.1,uv.x);
mask1*=smoothstep(1.,.9,uv.x);

应用遮罩后就变成了这样：

星星

用到了three.js的粒子系统THREE.Points。每一个粒子的位置数据都是随机生成的。

它的遮罩纹理包含了 3 种图案，在Shader中也要随机化UV，这样星星就能显示出不同的形状。

float seed=random(vRandom);
float randId=floor(seed*3.)/3.;
float mask=texture(uTexture,vec2(uv.x/3.+randId,uv.y)).r;

雾气

在Shader中，可以用噪声来生成雾的图案。

float getNoise(vec3 p){
    float noise=0.;
    noise=saturate(cnoise(p*vec3(.012,.012,0.)+vec3(iTime*.25))+.2);
    noise+=saturate(cnoise(p*vec3(.004,.004,0.)-vec3(iTime*.15))+.1);
    noise=saturate(noise);
    noise*=(1.-smoothstep(-5.,45.,p.y));
    noise*=(smoothstep(-200.,-35.,p.y));
    noise*=(smoothstep(0.,40.,p.x)+(1.-smoothstep(-40.,-0.,p.x)));
    return noise;
}

渲染优化

众神归位！目前场景是这样子的：

可以看到后面的柱子太明显了，用three.js自带的雾THREE.Fog来虚化它们。

添加后期处理效果，用到了postprocessing这个库。加上 2 个滤镜：辉光滤镜BloomEffect和色调映射滤镜ToneMappingEffect（色调映射为ACES_FILMIC）。

光这样还是不够。我们需要修改柱子的Shader，用three.js材质的onBeforeCompile方法可以基于材质本身的Shader来进行修改。

将原本的光照改成Toon风格的光照。

float dotNL_toon=smoothstep(.25,.27,dotNL);
vec3 irradiance=dotNL_toon*directLight.color;

Nice！这个渲染可以说是很还原了。

其他

至于路的动画、门的交互等，由于本身比较复杂，请自行查看项目源码，里面有对应的注释。

源码

Github 地址：https://github.com/alphardex/genshin-replica