怎样在平面上投射一片网格光线?
要理解如何在平面上投射网格光线，我们首先需要拆解这个概念：“网格” 和 “投射光线”。
“网格” 并不是指你脑海中可能浮现的那种由粗线条构成的物理网格，更不是你可能在某些设计软件中看到的辅助线。在这里，“网格”是一个数学和几何学的概念。想象一下，我们用一系列平行的直线去“切过”一个空间，然后再用另一组垂直于第一组的平行直线去“切过”同一个空间。这两组直线相交的点，就形成了一个规则的、由无数个小方格组成的图案，这便是我们所说的“网格”。在计算机图形学和三维建模中，我们通常用这种方式来表示和处理表面。
“投射光线” 则是一个更动态的概念。想象一下，有一个光源（比如太阳或者一个台灯），它会发出无数条光线。当这些光线照射到物体上时，我们就能看到物体。在计算机中，我们模拟这个过程。“投射网格光线” 指的是，我们并不模拟整个空间的光线，而是只模拟我们上面提到的那个“网格”中的每条直线所发出的光线。
那么，具体怎么做呢？这涉及到我们想要达成的目的以及使用的工具。我将从两个主要角度来解释，一个偏向于“视觉呈现”，另一个偏向于“计算原理”。
角度一：理解为在三维空间中模拟光照到网格表面
如果你是在一个三维建模或者渲染的环境中（比如 Blender, Maya, 3ds Max, Unity, Unreal Engine 等），并且你的目标是在这个三维空间中的某个平面上“绘制”出网格的光照效果，那么过程会是这样的：
1. 创建或定义一个网格：
从零开始： 你可以手动创建一个由顶点和面组成的网格。这些顶点定义了网格的形状，比如一个方形、圆形或者更复杂的曲面。
使用现有模型： 许多现成的三维模型本身就是由网格构成的。你可以直接使用它们。
程序生成： 在一些应用中，可以通过算法生成网格，比如用于地形表现或者科学模拟。
2. 放置光源：
你需要至少一个光源来照亮网格。光源可以是定向光源（比如太阳光，光线平行传播），点光源（从一个点发散出光线），聚光灯（有方向性和锥度），或者面光源（模拟一个发光的平面）。
3. 设置渲染引擎和材质：
三维软件通常有一个渲染引擎，负责计算光线与物体如何交互，并最终生成图像。
你还需要为网格定义材质。材质决定了网格表面的颜色、光泽度、透明度、反射率等特性，这些都会影响光线的反射和吸收。
4. 计算光照：
渲染引擎会模拟光线从光源发出，然后照射到你的网格表面。
当光线照射到网格的每一个小面（或称为多边形）时，根据材质的属性，部分光线会被反射，部分会被吸收。
这些反射的光线再传播到你的“眼睛”（虚拟摄像机）中，最终我们在屏幕上看到的，就是网格被光照后的样子。
如果你希望“网格光线”看起来像是真的光束穿过网格，那么你可能需要用到体积光（Volumetric Lighting）的技术。这会让光线在空气中传播时显现出路径，就像穿过烟雾或灰尘时看到的光束一样。在这种情况下，网格的每个面都会像一个遮挡物，塑造出光线的形状。
5. 定义“平面”：
在这个三维语境下，“平面”通常是指我们观察三维场景的二维屏幕，或者是一个在三维空间中存在的、定义了我们视角和投影方式的平面（例如，一个相机平面）。
渲染引擎会将三维空间中的网格和光照信息，通过投影变换（Perspective Projection 或 Orthographic Projection）转换到这个二维平面上，形成最终的图像。
总结这个角度： 在三维软件中投射网格光线，本质上是通过模拟光线与网格的交互，然后将结果呈现在二维屏幕上。我们看到的“光线”效果，是渲染引擎根据物理规律计算出来的，是一种“模拟”。
角度二：理解为在二维平面上描绘网格的投影
如果我们讨论的“平面”是二维图形学的概念，例如在 Canvas 上绘图、在 Photoshop 中处理图像，或者在游戏引擎中绘制UI元素，并且你想要在一个二维平面上“画出”一个“网格”的“光线效果”，那么过程则有所不同，更侧重于图形绘制和图像处理。
1. 定义二维平面：
这是你的画布，比如一个屏幕坐标系。
2. 创建或绘制一个二维网格：
你可以直接在二维平面上绘制一系列平行的直线，然后绘制另一组垂直的平行直线，形成一个二维网格图案。
或者，你可以获取一张带有网格纹理的图片，并将其放置在你的画布上。
3. 模拟“投射光线”的效果：
高光和阴影： 这是最常见的方式。如果你的网格有“立体感”并且有光照，你可以通过绘制高光区域（网格线或网格面被照亮的部分）和阴影区域（被遮挡的部分）来模拟。
光源方向： 想象一个光源的方向。
法线（隐含的）： 即使是二维网格，我们也可以假定它有一个表面法线，比如垂直于屏幕向外。
计算亮度： 根据光源方向和网格表面的“法线”，计算每个网格单元的亮度。亮度高的区域用浅色或亮色，亮度低的区域用深色或阴影色。
绘制： 使用不同的颜色或透明度在画布上绘制这些明暗区域。
光线穿透效果（如光束）： 如果你想在二维平面上模拟光束穿过网格的感觉，这会比较抽象。
绘制光束： 你可以绘制半透明的、发光的条状物，让它们看起来像穿过网格的强光。
遮挡和边缘： 在光束与网格线相交的地方，你可以通过稍微遮挡或改变光束的边缘，使其看起来像是被网格“裁剪”了。
发光效果： 使用模糊、辉光等效果增强光线的“发光感”。
网格本身的材质： 网格本身也可以被视为一个发光体或者有特殊光学性质的表面。例如，你可以让网格的交点或者线条本身发出辉光。
4. 使用图形绘制技术：
线条绘制： 使用 `line()` 或 `stroke()` 函数绘制直线。
填充： 使用 `fill()` 函数填充区域，用于绘制阴影和高光。
纹理映射： 将带有纹理的图像（包括网格纹理、光照贴图等）应用到绘制的对象上。
混合模式（Blend Modes）： 特别是“叠加”、“滤色”等混合模式，可以用来模拟光线的叠加和增强效果。例如，将发光效果的图层与网格图层叠加。
着色器（Shaders）： 在更高级的图形系统中（如WebGPU, OpenGL ES, Vulkan），可以使用着色器来更精细地控制每个像素的光照和颜色计算，从而实现非常逼真的光线效果。
总结这个角度： 在二维平面上投射网格光线，更像是一种视觉模拟和艺术创作。我们通过绘制各种图形元素（线条、颜色、纹理）以及运用特殊的图像处理技术，来“欺骗”观众的眼睛，让他们觉得网格正在被光线照亮或者光线正穿过它。
总结与关键区别
三维空间模拟 vs. 二维平面绘制： 前者是基于物理的光线传播模拟，后者是基于图形学的视觉表现。
真实性 vs. 视觉效果： 三维渲染旨在模拟现实世界的光照，而二维绘制则更侧重于创造特定的视觉效果。
复杂性： 三维渲染通常需要更强大的计算能力和更复杂的数学模型。二维绘制相对更直接，但要达到逼真的效果也可能需要技巧和工具。
所以，当你说“在平面上投射一片网格光线”时，你需要明确你是在物理/三维空间中模拟光照到网格表面，还是在二维画布上绘制网格的光照效果。两者的实现路径和侧重点是完全不同的。
希望这样详细的解释能帮助你理解其中的原理和区别。
“网格” 并不是指你脑海中可能浮现的那种由粗线条构成的物理网格，更不是你可能在某些设计软件中看到的辅助线。在这里，“网格”是一个数学和几何学的概念。想象一下，我们用一系列平行的直线去“切过”一个空间，然后再用另一组垂直于第一组的平行直线去“切过”同一个空间。这两组直线相交的点，就形成了一个规则的、由无数个小方格组成的图案，这便是我们所说的“网格”。在计算机图形学和三维建模中，我们通常用这种方式来表示和处理表面。
“投射光线” 则是一个更动态的概念。想象一下，有一个光源（比如太阳或者一个台灯），它会发出无数条光线。当这些光线照射到物体上时，我们就能看到物体。在计算机中，我们模拟这个过程。“投射网格光线” 指的是，我们并不模拟整个空间的光线，而是只模拟我们上面提到的那个“网格”中的每条直线所发出的光线。
那么，具体怎么做呢？这涉及到我们想要达成的目的以及使用的工具。我将从两个主要角度来解释，一个偏向于“视觉呈现”，另一个偏向于“计算原理”。
角度一：理解为在三维空间中模拟光照到网格表面
如果你是在一个三维建模或者渲染的环境中（比如 Blender, Maya, 3ds Max, Unity, Unreal Engine 等），并且你的目标是在这个三维空间中的某个平面上“绘制”出网格的光照效果，那么过程会是这样的：
1. 创建或定义一个网格：
从零开始： 你可以手动创建一个由顶点和面组成的网格。这些顶点定义了网格的形状，比如一个方形、圆形或者更复杂的曲面。
使用现有模型： 许多现成的三维模型本身就是由网格构成的。你可以直接使用它们。
程序生成： 在一些应用中，可以通过算法生成网格，比如用于地形表现或者科学模拟。
2. 放置光源：
你需要至少一个光源来照亮网格。光源可以是定向光源（比如太阳光，光线平行传播），点光源（从一个点发散出光线），聚光灯（有方向性和锥度），或者面光源（模拟一个发光的平面）。
3. 设置渲染引擎和材质：
三维软件通常有一个渲染引擎，负责计算光线与物体如何交互，并最终生成图像。
你还需要为网格定义材质。材质决定了网格表面的颜色、光泽度、透明度、反射率等特性，这些都会影响光线的反射和吸收。
4. 计算光照：
渲染引擎会模拟光线从光源发出，然后照射到你的网格表面。
当光线照射到网格的每一个小面（或称为多边形）时，根据材质的属性，部分光线会被反射，部分会被吸收。
这些反射的光线再传播到你的“眼睛”（虚拟摄像机）中，最终我们在屏幕上看到的，就是网格被光照后的样子。
如果你希望“网格光线”看起来像是真的光束穿过网格，那么你可能需要用到体积光（Volumetric Lighting）的技术。这会让光线在空气中传播时显现出路径，就像穿过烟雾或灰尘时看到的光束一样。在这种情况下，网格的每个面都会像一个遮挡物，塑造出光线的形状。
5. 定义“平面”：
在这个三维语境下，“平面”通常是指我们观察三维场景的二维屏幕，或者是一个在三维空间中存在的、定义了我们视角和投影方式的平面（例如，一个相机平面）。
渲染引擎会将三维空间中的网格和光照信息，通过投影变换（Perspective Projection 或 Orthographic Projection）转换到这个二维平面上，形成最终的图像。
总结这个角度： 在三维软件中投射网格光线，本质上是通过模拟光线与网格的交互，然后将结果呈现在二维屏幕上。我们看到的“光线”效果，是渲染引擎根据物理规律计算出来的，是一种“模拟”。
角度二：理解为在二维平面上描绘网格的投影
如果我们讨论的“平面”是二维图形学的概念，例如在 Canvas 上绘图、在 Photoshop 中处理图像，或者在游戏引擎中绘制UI元素，并且你想要在一个二维平面上“画出”一个“网格”的“光线效果”，那么过程则有所不同，更侧重于图形绘制和图像处理。
1. 定义二维平面：
这是你的画布，比如一个屏幕坐标系。
2. 创建或绘制一个二维网格：
你可以直接在二维平面上绘制一系列平行的直线，然后绘制另一组垂直的平行直线，形成一个二维网格图案。
或者，你可以获取一张带有网格纹理的图片，并将其放置在你的画布上。
3. 模拟“投射光线”的效果：
高光和阴影： 这是最常见的方式。如果你的网格有“立体感”并且有光照，你可以通过绘制高光区域（网格线或网格面被照亮的部分）和阴影区域（被遮挡的部分）来模拟。
光源方向： 想象一个光源的方向。
法线（隐含的）： 即使是二维网格，我们也可以假定它有一个表面法线，比如垂直于屏幕向外。
计算亮度： 根据光源方向和网格表面的“法线”，计算每个网格单元的亮度。亮度高的区域用浅色或亮色，亮度低的区域用深色或阴影色。
绘制： 使用不同的颜色或透明度在画布上绘制这些明暗区域。
光线穿透效果（如光束）： 如果你想在二维平面上模拟光束穿过网格的感觉，这会比较抽象。
绘制光束： 你可以绘制半透明的、发光的条状物，让它们看起来像穿过网格的强光。
遮挡和边缘： 在光束与网格线相交的地方，你可以通过稍微遮挡或改变光束的边缘，使其看起来像是被网格“裁剪”了。
发光效果： 使用模糊、辉光等效果增强光线的“发光感”。
网格本身的材质： 网格本身也可以被视为一个发光体或者有特殊光学性质的表面。例如，你可以让网格的交点或者线条本身发出辉光。
4. 使用图形绘制技术：
线条绘制： 使用 `line()` 或 `stroke()` 函数绘制直线。
填充： 使用 `fill()` 函数填充区域，用于绘制阴影和高光。
纹理映射： 将带有纹理的图像（包括网格纹理、光照贴图等）应用到绘制的对象上。
混合模式（Blend Modes）： 特别是“叠加”、“滤色”等混合模式，可以用来模拟光线的叠加和增强效果。例如，将发光效果的图层与网格图层叠加。
着色器（Shaders）： 在更高级的图形系统中（如WebGPU, OpenGL ES, Vulkan），可以使用着色器来更精细地控制每个像素的光照和颜色计算，从而实现非常逼真的光线效果。
总结这个角度： 在二维平面上投射网格光线，更像是一种视觉模拟和艺术创作。我们通过绘制各种图形元素（线条、颜色、纹理）以及运用特殊的图像处理技术，来“欺骗”观众的眼睛，让他们觉得网格正在被光线照亮或者光线正穿过它。
总结与关键区别
三维空间模拟 vs. 二维平面绘制： 前者是基于物理的光线传播模拟，后者是基于图形学的视觉表现。
真实性 vs. 视觉效果： 三维渲染旨在模拟现实世界的光照，而二维绘制则更侧重于创造特定的视觉效果。
复杂性： 三维渲染通常需要更强大的计算能力和更复杂的数学模型。二维绘制相对更直接，但要达到逼真的效果也可能需要技巧和工具。
所以，当你说“在平面上投射一片网格光线”时，你需要明确你是在物理/三维空间中模拟光照到网格表面，还是在二维画布上绘制网格的光照效果。两者的实现路径和侧重点是完全不同的。
希望这样详细的解释能帮助你理解其中的原理和区别。
网友意见
网格光头……
不过貌似比较贵……
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