使用three.js建立大小不随着場景變化的文字

使用three.js建立大小不随着場景變化的文字，需要以下兩步：

1、将文字繪制到畫布上。

2、建立着色器材質，把文字放到三維場景中。

優點：

1、跟用html實作文字相比，這些文字可以被模型遮擋，更具有三維效果。

2、不會随着場景旋轉縮放改變尺寸，不存在遠處看不清的情況，适用于三維标注。

效果圖：

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

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

實作方法

1、使用canvas繪制文字，先用黑色繪制描邊，然後用白色繪制文字。黑色描邊主要為了讓文字在白色背景處能看清。

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;

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

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

2、 建立着色器材質，将文字正對螢幕，渲染到三維場景中。

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);      

說明：由于canvas上繪制的文字邊緣是半透明的，材質要設定成半透明才能實作文字邊緣平滑效果。

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
    );
}      

說明：

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

b、proj.x / proj.w + position.x * width / domWidth * 2.0的意思是把平闆中心放到世界坐标系正确位置，讓平闆顯示的寬度恰好等于螢幕上的像素數，避免文字縮放。

c、乘以2.0是因為three.js預設生成的平闆寬度和高度是1，螢幕坐标系寬度和高度都是從-1到1，是2。

d、gl_Position.w為1.0時，是正投影，模型大小不随着螢幕深度變化而改變。

UnscaledTextFragmentShader

precision highp float;

uniform sampler2D tDiffuse;
uniform float width;
uniform float height;
 
varying vec2 vUv;
 
void main() {
    // 注意vUv一定要從畫布整數坐标取顔色，否則會導緻文字模糊問題。
    vec2 _uv = vec2(
        (floor(vUv.s * width) + 0.5) / width,
        (floor(vUv.t * height) + 0.5) / height
    );

    gl_FragColor = texture2D( tDiffuse, _uv );
}      

1、uv坐标一定要恰好對應畫布上的像素點，否則會導緻文字模糊問題。

文字模糊的解決方法

使用three.js或WebGL繪制文字，很容易遇到文字模糊的問題，主要有以下幾個方面的原因。

1、canvas上繪制線條，是從兩個像素中心點畫的。

在整數像素處繪制1px的線條，其實在1px線條兩邊，都有0.5px半透明的線條，實際繪制了2px。繪制時，一定要從（整數+0.5px）像素開始繪制。

具體參考《canvas畫布解決1px線條模糊的問題》：https://www.jianshu.com/p/c0970eecd843

在上面的代碼中，字型大小和線寬都是偶數，不存在這個問題。

2、根據uv坐标從貼圖取色的時候，一定要恰好取到貼圖上的整數像素，否則會進行顔色插值，導緻模糊。

我被這個問題卡了很久，具展現象就是随着視角改變，文字有時候清晰，有時候模糊，一閃一閃的。

解決方法就是在片源着色器中對自動插值的uv坐标進行“取整”，恰好取到（整數+0.5像素）。為什麼加0.5，看上面《canvas畫布解決1px線條模糊的問題》的文章。

實作代碼：

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

其中，width和height分别是貼圖的寬度和高度。

3、gl_Position.xy恰好對應螢幕上的像素點。

這是我猜測的一個原因，根據原因2進行修改後，文字不模糊了。是以，這個沒有仔細測試。

參考資料

1、基于three.js的開源三維場景編輯器：https://github.com/tengge1/ShadowEditor

2、canvas畫布解決1px線條模糊的問題：https://www.jianshu.com/p/c0970eecd843