axredneck.github.io/mandelplox.html at master · axredneck/axredneck.github.io · GitHub

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
<!DOCTYPE html>
<html lang="ru">
	<head>
		<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
		<title>Санкционный голландский сыр с чудо-плесенью</title>
		<!-- типа #include <three.js>, это такая знаменитая библиотека для 3Д-графики -->
		<script type="text/javascript"
			src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/three.js/r71/three.min.js">
		</script>
		<style>
			body {
				/* set margin to 0 and overflow to hidden,
				to use the complete page */
				margin: 0;
				overflow: hidden;
			}
			canvas {
				width: 100%;
				height: 100%;
			}
		</style>
	</head>
	<body>
		<!-- ////////////////////////////////////////////////////////////////// -->
		<script id="vertexShader" type="x-shader/x-vertex">
			varying vec2 texCoords;
			void main() {
				gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(position, 1.0);
				//coords = uv * 2.0 - 1.0;
				texCoords = uv;
			}
		</script>

		<!-- ////////////////////////////////////////////////////////////////// -->
		<script id="fragmentShader" type="x-shader/x-fragment">
			//#ifdef GL_ES
			//precision highp float;
			//#endif
			const float SCREENWIDTH = 384.0;  // чем больше, тем мельче детали вдалеке, но и шума тогда больше
			const float FOV_X = 1.0;  // 1.0 = 90 градусов, 0.5 = 60 градусов итд
			const float FOV_Y = FOV_X * 0.56;  // пропорци экрана: 0.56 = 9:16, 0.75 = 3:4 итд
			const float OPENSPACE = 70000.0;  // достаточно открытое пространство
			const int ITERS_MAX = 49;
			const vec3 color01 = vec3(1.0, 0.2, 0.1);
			const vec3 color02 = vec3(0.1, 1.0, 0.1);
			const vec3 color03 = vec3(0.1, 0.2, 1.0);
			//const vec2 sincos = vec2(sin(0.2), cos(0.2));
			varying vec2 texCoords;
			uniform mat4 eyeMatrix;
			//uniform mat3 rotMatrix;
			uniform float scale;  // размер отображений и самого фрактала
			uniform float boxSize;  // сторона кубического фолда
			uniform float minSphereSize2;  // квадрат радиуса сферического фолда
			//float trapDist = 1.0;  // расцвечивание с помощью Orbit Trap
			//float trapDist2 = 1.0;  // расцвечивание с помощью Orbit Trap
			//vec3 color;

			/////////////////////////////////////////////////////////////
			// так называемый Distance Estimator
			// определяет расстояние от точки-аргумента до ближайшей точки фрактала
			float de(vec3 p, int iters) {
				//if (iters < 1) iters = 1;
				//iters = int(max(float(iters), 1.0));
				//if (iters > 100) iters = 100;
				//if (dot(p,p) < 1000000.0) p = mod(p + 10.0, 20.0) - 10.0;  // размножаем фрактал
				vec4 p_f = vec4(p, 1.0);  // p_f.w=factor
				//p_f.xyz *= 3.0 / dot(p_f.xyz, p_f.xyz);
				for (int i = 1; i <= ITERS_MAX; i++) {
					if (i > iters) break;
					// кубический фолд:
					p_f.xyz = clamp(p_f.xyz, -boxSize + 0.1, boxSize + 0.1) * 2.0 - p_f.xyz;
					//
					//p_f.xyz = rotMatrix * p_f.xyz;
					p_f.xyz += vec3(-0.2, -0.1, 0.0);
					// сферический фолд:
					float plen2 = dot(p_f.xyz, p_f.xyz);  // квадрат длины вектора
					p_f *= clamp(max(minSphereSize2 / plen2, minSphereSize2), 0.0, 1.0);
					p_f = p_f * vec4(vec3(scale), abs(scale)) / minSphereSize2 + vec4(p, 1.0);
					//
					//p_f.xy = p_f.yy * sincos + p_f.xx * sincos.yx * vec2(1.0, -1.0);
					p_f.xyz += vec3(0.1, 0.1, 0.1);
				}
				float de2 = length(p_f.xyz) / abs(p_f.w);
				//return max(de1, de2);
				return de2;
			}

			/////////////////////////////////////////////////////////////
			// расцвечивание с помощью Orbit Trap
			// точку лучше брать вне фрактала (de(p) > 0.0), иначе цвет может быть рандомным
			//uniform vec3 trapDistFactor;
			vec4 colorOf(vec3 p) {
				vec4 colors = vec4(1.0);
				//TODO: обойтись без vec4 p_f
				vec4 p_f = vec4(p, 1.0);  // p_f.w=factor
				for (int i = 1; i <= 20; i++) {  // много итераций не надо
					// кубический фолд:
					p_f.xyz = clamp(p_f.xyz, -boxSize + 0.1, boxSize + 0.1) * 2.0 - p_f.xyz;
					//
					//p_f.xyz = rotMatrix * p_f.xyz;
					p_f.xyz += vec3(-0.2, -0.1, 0.0);
					// сферический фолд:
					float plen2 = dot(p_f.xyz, p_f.xyz);  // квадрат длины вектора
					float plen2_second = dot(p_f.xyz - vec3(0.5), p_f.xyz - vec3(0.5));  // квадрат длины вектора
					p_f *= clamp(max(minSphereSize2 / plen2, minSphereSize2), 0.0, 1.0);
					p_f = p_f * vec4(vec3(scale), abs(scale)) / minSphereSize2 + vec4(p, 1.0);
					// расцвечивание с помощью Orbit Trap:
					colors.x = min(colors.x, plen2);
					colors.y = min(colors.y, plen2_second);
					//colors.y = min(colors.y, dot(p_f.xyz, p_f.xyz));
					//colors.y = min(colors.y, abs(p_f.x) + abs(p_f.y) + abs(p_f.z));
					//
					//p_f.xy = p_f.yy * sincos + p_f.xx * sincos.yx * vec2(1.0, -1.0);
					p_f.xyz += vec3(0.1, 0.1, 0.1);
				}
				//colors.y = exp(-0.01 * length(p_f.xyz - p));
				//colors.y = atan(dot(p_f.xyz, p_f.xyz) * 0.01);
				return colors;
			}

			/////////////////////////////////////////////////////////////
			// эта функция вычисляет цвет каждого пикселя, а гоняется она на графическом процессоре
			void main() {
				vec2 pixel = texCoords * 2.0 - 1.0;
				pixel *= vec2(FOV_X, FOV_Y);
				//
				vec3 camera = vec3(eyeMatrix[3][0], eyeMatrix[3][1], eyeMatrix[3][2]);  // координаты камеры
				//camera.z = -camera.z;
				// точка, которую двигаем вдоль луча:
				//vec3 point = camera;
				//vec3 dir = mat3(eyeMatrix) * normalize(vec3(-pixel, 1.0));  // направление луча
				vec3 dir = normalize(mat3(eyeMatrix) * vec3(-pixel, 1.0));  // направление луча
				float pointDepth = 0.000003;  // в идеале расстояние от камеры до фрактала, при котором луноход ломается
				vec3 point = camera + dir * pointDepth;
				//vec3 dir = normalize(vec3(-pixel, 1.0));  // направление луча
				int steps = 1;
				//float pointDepth = distance(point, camera);
				//float minDetail = pointDepth;  // надо ли?
				float minDetail = max(pointDepth / SCREENWIDTH, 0.0000005);
				float stepDist = 0.0; // расстояние от луча до геометрии
				for (int i=0; i<200; i++) {
					if (stepDist > OPENSPACE) break;  // пока не вышли "в открытый космос"
					//int iters = 35;
					// интересный факт: выпуклости на фрактале рендерятся на порядок быстрее, чем впадины
					//int iters = ITERS_MAX - steps / 2;  // оптимизация для впадин
					//if (iters < 20) break;
					pointDepth = distance(point, camera);
					// TODO: Может, пусть лучше iters зависит от расстояния:
					int iters = int(min(40.0 / pow(pointDepth, 0.0001), float(ITERS_MAX)));
					iters -= steps / 5;  // оптимизация для впадин
					if (iters < 20) break;
					//float bias = pow(pointDepth, 0.25);
					//stepDist = de(point, iters) * (0.5 - bias / 10.0) ;  // расстояние, на которое точно можно шагнуть, ни на что не наткнувшись
					stepDist = de(point, iters) * 0.98;  // расстояние, на которое точно можно шагнуть, ни на что не наткнувшись
					//stepDist = de(point, iters);  // расстояние, на которое точно можно шагнуть, ни на что не наткнувшись
					minDetail = max(pointDepth / SCREENWIDTH, 0.0000005);  // ничего мельче пикселя мы не увидим
					// скопления мельчайших невидимых точек издалека могут казаться сплошным куском из-за высокого minDetail
					//minDetail = 0.00001;  // фиксированный размер деталей
					if (stepDist <= minDetail) break;  // уперлись в геометрию
					pointDepth += stepDist;
					// шаг не должен идти глубже minDetail целевой точки:
					//pointDepth += (minDetail - max(pointDepth / SCREENWIDTH, 0.0000005)) * 3.0;
					point = camera + pointDepth * dir;
					//iters = int(40 * pow(PRECISION, 0.3) / bias);  // сколько итераций надо
					//iters = int(35 * pow(2, -pointDepth*0.2));
					//if (stepDist < pow(30, minDetail) - 1) break;  // уперлись в геометрию + глубина резкости
					steps++;
				}
				//
				vec4 colors = colorOf(point - dir * minDetail);
				//vec4 colors = colorOf(point);
				//vec4 colors = colorOf(point - dir * minDetail * 3.0);
				vec3 diffuse = mix(mix(color01, color02, colors.y), color03, colors.x);
				//vec3 atmosphere = vec3(0.003, 0.006, 0.009) / max(1.0, length(point) * 0.005);
				float stepsDebanded = float(steps) + stepDist / minDetail;
				vec3 atmosphere = vec3(0.003, 0.006, 0.009);
				//atmosphere *= pow(pointDepth, 0.2);
				atmosphere *= min(3.0, pointDepth * 100.0);
				vec3 glow = vec3(0.5 + stepsDebanded * 0.1);
				gl_FragColor = vec4(diffuse / glow + atmosphere * glow, 1.0);
				//gl_FragColor = vec4(diffuse / glow, 1.0);
			}
		</script>

		<!-- ////////////////////////////////////////////////////////////////// -->
		<!-- // ну а это и есть наш javascript -->
		<script type="text/javascript">
			"use strict";
			//var i = 0;  // счетчик для всяких циклов
			/*var rotMatrix4 = new THREE.Matrix4().makeRotationAxis(
				new THREE.Vector3(1.0, 0.1, 0.1).normalize(), 0.1);
			var rotMatrix = new THREE.Matrix3().getNormalMatrix(rotMatrix4);
			*/
			var boxSize = 1.0;
			//var sphereSizeBias = Math.random() * 2.0 * Math.PI;  // начальная форма кубика
			var animFactor = Math.random() * 2.0 * Math.PI;  // начальная форма кубика
			var animFactorBias = Math.random() * 0.5;
			//
			var minSphereSize2 = 0.2 + Math.sin(animFactor) * 0.15;
			//var minSphereSize2 = 0.2 + Math.sin(sphereSizeBias) * 0.15;
			console.log(minSphereSize2);
			//var minSphereSize2 = 0.25;
			//var scale = -1.5;
			//var scaleBias = Math.random() * 2.0 * Math.PI;  // начальная форма кубика
			//var scale = -1.6 + Math.sin(scaleBias) * 0.15;
			var scale = -1.6 + Math.cos(animFactor + animFactorBias) * 0.15;
			// создаем свою камеру (ugly hack)
			var eye = new THREE.Object3D();
			var eyeVelocity = new THREE.Vector3();
			var deDesired;
			eyeInit();
			// включаем рисовалку
			var renderer = new THREE.WebGLRenderer();
			onWindowResize();
			// компилим шейдер
			var materialFractal = new THREE.ShaderMaterial({
				uniforms: {
					//time:		{type: "f", value: 1.0},
					//resolution: { type: "v2", value: new THREE.Vector2() }
					eyeMatrix:      {type: "m4", value: eye.matrix},
					//rotMatrix:      {type: "m3", value: rotMatrix},
					scale:          {type: "f",  value: scale},
					boxSize:        {type: "f",  value: boxSize},
					minSphereSize2: {type: "f",  value: minSphereSize2}
				},
				vertexShader:	document.getElementById('vertexShader').textContent,
				fragmentShader:	document.getElementById('fragmentShader').textContent
			});
			// полигон на весь экран
			//TODO: использовать deferred rendering вместо этого
			var planeGeometry = new THREE.PlaneBufferGeometry(2, 2);
			var planeToScreen = new THREE.Mesh(planeGeometry, materialFractal);
			var sceneToScreen = new THREE.Scene();
			sceneToScreen.add(planeToScreen);
			// экран
			var cameraOrtho = new THREE.OrthographicCamera(-1, 1, 1, -1, -10, 10);
			cameraOrtho.position.set(0.0, 0.0, 1.0);
			cameraOrtho.lookAt(planeToScreen.position);
			document.body.appendChild(renderer.domElement);
			window.addEventListener('resize', onWindowResize, false);
			// машина времени
			var myClock = new THREE.Clock(true);
			console.log(myClock);
			// мотор!
			animate();
			draw();

			/////////////////////////////////////////////////////////////////
			// управление камерой, гоняется по кругу
			function animate() {
				// машина времени
				setTimeout(function() {
					requestAnimationFrame(animate);
				}, 1000 / 50);
				// готовим униформы для шейдера:
				eye.updateMatrix();
				scale          = -1.6 + Math.sin(
					myClock.getElapsedTime() * 0.001 + animFactor                 ) * 0.15;
				minSphereSize2 =  0.2 + Math.cos(
					myClock.getElapsedTime() * 0.001 + animFactor + animFactorBias) * 0.15;
				materialFractal.uniforms.scale.value = scale;
				materialFractal.uniforms.minSphereSize2.value = minSphereSize2;
				// прекомпьют тяжелых функций:
				var deCurrent = de(eye.position);
				var deGradientCurrent = deGradient(eye.position);
				if (deCurrent < deDesired * 0.01) eyeInit();  // разбились
				// трение об воздух:
				eyeVelocity.multiplyScalar(0.94);
				// ускорение к фракталу:
				if (deDesired > 0.0003) deDesired *= 0.96;
				eyeVelocity.add(deGradientCurrent.clone().setLength(0.001 * (deCurrent - deDesired)));
				// движение вдоль поверхности:
				var dirSide = new THREE.Vector3(1.0, 0.0, 0.0).applyQuaternion(eye.quaternion);
				var horizontalVelocity = Math.max(0.000001, Math.min(deCurrent, 1.0) * 0.002);
				eyeVelocity.add(dirSide.cross(deGradientCurrent).setLength(horizontalVelocity));
				/*
				if (deGradientCurrent.lengthSq() > 1e-10)
					eyeVelocity.add(dirSide.cross(deGradientCurrent).setLength(0.000001));
				else  // не знаем направление на фрактал, едем прямо
					eyeVelocity.add(eyeVelocity.clone().setLength(0.0000001));
				*/
				// двигаем камеру
				var dirUp = new THREE.Vector3(0.0, 1.0, 0.0).applyQuaternion(eye.quaternion);;
				var eyePosNew = eye.position.clone();
				eyePosNew.add(eyeVelocity);
				eye.quaternion.setFromRotationMatrix(new THREE.Matrix4().lookAt(
					eyePosNew, eye.position, deGradientCurrent.clone().setLength(3.0).add(dirUp)));
				eye.position.copy(eyePosNew);
			}

			/////////////////////////////////////////////////////////////////
			// отрисовка, гоняется по кругу
			function draw() {
				// машина времени
				setTimeout(function() {
					requestAnimationFrame(draw);
				}, 1000 / 35);
				//
				renderer.render(sceneToScreen, cameraOrtho);
			}

			/////////////////////////////////////////////////////////////
			// инициализация камеры
			function eyeInit() {
				deDesired = 10.0;
				eye.position.set(Math.random(), Math.random(), Math.random());
				eye.position.addScalar(-0.5);
				eye.position.setLength(deDesired + 1.0);  // относим от фрактала
				//eye.lookAt(new THREE.Vector3(0.0, 0.0, 0.0));
				eye.updateMatrix();
				//eyeVelocity = new THREE.Vector3(0.0, 0.0, 0.0);  // в начале стоим на месте
				eyeVelocity.set(Math.random(), Math.random(), Math.random());
				eyeVelocity.addScalar(-0.5);
				/*
				var i;
				for (i = 0; i < 3; i++)
					eyeVelocity.setComponent(i, Math.random() - 0.5);
				*/
				eyeVelocity.setLength(0.01);
			}

			/////////////////////////////////////////////////////////////
			// Distance Estimator - javascript-версия
			function de(point) {
				//if (dot(p,p) < 1000000.0) p = mod(p + 10.0, 20.0) - 10.0;  // размножаем фрактал
				var p = point.clone();
				var factor = 1.0;
				var i;
				for (i = 0; i < 22; i++) {
					// кубический фолд:
					var p2 = p.clone().clampScalar(-boxSize + 0.1, boxSize + 0.1).multiplyScalar(2.0);
					p.sub(p2.clone()).negate();
					//
					//p.applyMatrix3(rotMatrix);
					p.add(new THREE.Vector3(-0.2, -0.1, 0.0));
					// сферический фолд:
					var plen2 = p.lengthSq();
					if (plen2 < 1.0) {
						p.multiplyScalar(1.0 / Math.max(plen2, minSphereSize2));
						factor /= Math.max(plen2, minSphereSize2);
					}
					p.multiplyScalar(scale).add(point);
					factor = factor * Math.abs(scale) + 1.0;
					//
					p.add(new THREE.Vector3(0.1, 0.1, 0.1));
				}
				return p.length() / Math.abs(factor);
			}

			/////////////////////////////////////////////////////////////
			// направление из точки на фрактал
			function deGradient(point) {
				var sample1, sample2;
				var result = new THREE.Vector3(0.0, 0.0, 0.0);
				var dist = de(point);  // расстояние до выборок
				var i;
				for (i = 0; i < 3; i++) {
					sample1 = point.clone();
					sample1.setComponent(i, sample1.getComponent(i) + dist);
					sample2 = point.clone();
					sample2.setComponent(i, sample2.getComponent(i) - dist);
					result.setComponent(i, (de(sample2) - de(sample1)) / 2.0);
				}
				return result;
			}

			/////////////////////////////////////////////////////////////////
			function onWindowResize() {
				renderer.setSize(window.innerWidth / 5, window.innerHeight / 5, false);
			}

		</script>
	</body>
</html>