使用three.js创建大小不随着场景变化的文字

使用three.js创建大小不随着场景变化的文字，需要以下两步：

1、将文字绘制到画布上。

2、创建着色器材质，把文字放到三维场景中。

优点：

1、跟用html实现文字相比，这些文字可以被模型遮挡，更具有三维效果。

2、不会随着场景旋转缩放改变尺寸，不存在远处看不清的情况，适用于三维标注。

效果图：

示例代码1：https://github.com/tengge1/ShadowEditor/blob/master/ShadowEditor.Web/src/object/text/UnscaledText.js

示例代码2：https://gitee.com/tengge1/ShadowEditor/blob/master/ShadowEditor.Web/src/object/text/UnscaledText.js

实现方法

1、使用canvas绘制文字，先用黑色绘制描边，然后用白色绘制文字。黑色描边主要为了让文字在白色背景处能看清。

let context = canvas.getContext('2d');

context.imageSmoothingQuality = 'high';
context.textBaseline = 'middle';
context.textAlign = 'center';
context.lineWidth = 4;

let halfWidth = canvas.width / 2;
let halfHeight = canvas.height / 2;

// 画描边
context.font = `16px "Microsoft YaHei"`;
context.strokeStyle = '#000';
context.strokeText(text, halfWidth, halfHeight);

// 画文字
context.fillStyle = '#fff';
context.fillText(text, halfWidth, halfHeight);

2、 创建着色器材质，将文字正对屏幕，渲染到三维场景中。

let geometry = new THREE.PlaneBufferGeometry();
let material = new THREE.ShaderMaterial({
    vertexShader: UnscaledTextVertexShader,
    fragmentShader: UnscaledTextFragmentShader,
    uniforms: {
        tDiffuse: {
            value: new THREE.CanvasTexture(canvas)
        },
        width: {
            value: canvas.width
        },
        height: {
            value: canvas.height
        },
        domWidth: {
            value: renderer.domElement.width
        },
        domHeight: {
            value: renderer.domElement.height
        }
    },
    transparent: true
});

let mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);

说明：由于canvas上绘制的文字边缘是半透明的，材质要设置成半透明才能实现文字边缘平滑效果。

 

UnscaledTextVertexShader

 

precision highp float;

uniform float width;
uniform float height;
uniform float domWidth;
uniform float domHeight;

varying vec2 vUv;

void main() {
    vUv = uv;
    vec4 proj = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    gl_Position = vec4(
        proj.x / proj.w  + position.x * width / domWidth * 2.0,
        proj.y / proj.w + position.y * height / domHeight * 2.0,
        proj.z / proj.w,
        1.0
    );
}

说明：

a、(0.0, 0.0, 0.0)是平面中心世界坐标，左乘modelViewMatrix和projectionMatrix后，得到屏幕坐标系中的坐标。

b、proj.x / proj.w + position.x * width / domWidth * 2.0的意思是把平板中心放到世界坐标系正确位置，让平板显示的宽度恰好等于屏幕上的像素数，避免文字缩放。

c、乘以2.0是因为three.js默认生成的平板宽度和高度是1，屏幕坐标系宽度和高度都是从-1到1，是2。

d、gl_Position.w为1.0时，是正投影，模型大小不随着屏幕深度变化而改变。

 

UnscaledTextFragmentShader

 

precision highp float;

uniform sampler2D tDiffuse;
uniform float width;
uniform float height;

varying vec2 vUv;

void main() {
    // 注意vUv一定要从画布整数坐标取颜色，否则会导致文字模糊问题。
    vec2 _uv = vec2(
        (floor(vUv.s * width) + 0.5) / width,
        (floor(vUv.t * height) + 0.5) / height
    );

    gl_FragColor = texture2D( tDiffuse, _uv );
}

说明：

1、uv坐标一定要恰好对应画布上的像素点，否则会导致文字模糊问题。

 

文字模糊的解决方法

使用three.js或WebGL绘制文字，很容易遇到文字模糊的问题，主要有以下几个方面的原因。

 

 

1、canvas上绘制线条，是从两个像素中心点画的。

 

在整数像素处绘制1px的线条，其实在1px线条两边，都有0.5px半透明的线条，实际绘制了2px。绘制时，一定要从（整数+0.5px）像素开始绘制。

 

具体参考《canvas画布解决1px线条模糊的问题》：https://www.jianshu.com/p/c0970eecd843

 

在上面的代码中，字体大小和线宽都是偶数，不存在这个问题。

 

 

2、根据uv坐标从贴图取色的时候，一定要恰好取到贴图上的整数像素，否则会进行颜色插值，导致模糊。

 

我被这个问题卡了很久，具体现象就是随着视角改变，文字有时候清晰，有时候模糊，一闪一闪的。

 

解决方法就是在片源着色器中对自动插值的uv坐标进行“取整”，恰好取到（整数+0.5像素）。为什么加0.5，看上面《canvas画布解决1px线条模糊的问题》的文章。

 

实现代码：

 

vec2 _uv = vec2(
    (floor(vUv.s * width) + 0.5) / width,
    (floor(vUv.t * height) + 0.5) / height
);

其中，width和height分别是贴图的宽度和高度。

 

3、gl_Position.xy恰好对应屏幕上的像素点。

 

这是我猜测的一个原因，根据原因2进行修改后，文字不模糊了。所以，这个没有仔细测试。

 

 

参考资料

1、基于three.js的开源三维场景编辑器：https://github.com/tengge1/ShadowEditor

2、canvas画布解决1px线条模糊的问题：https://www.jianshu.com/p/c0970eecd843