此篇文章我們要實現一個燃燒的火焰效果，其中會包含產生燃燒效果的相關算法，如果不是很理解的話，可以自己動手調節相關參數來進一步理解，先看一下實現的效果。

第一步： 構建基礎

爲了實現上面的效果我們先來構建出canvas的DOM，以及相關的shader代碼。

這裏的步驟和這篇文章中第一步是相同的，你可以移步[https://juejin.im/post/5dcba9aaf265da4d556d0164]這裏查看，或者在最後我也會附上全部的代碼（不要忘記引入相關的js文件）。

需要注意的是爲了讓火焰的位置在中間我這邊canvas的寬度設置爲了375，高度設置爲了667，這兩個值與後面片元着色器中的參數有關，如果你實現效果時發現火焰位置不對可以適當調整。

第二步： 一個合適的噪音算法

要實現火焰的外焰燃燒效果，我們需要使用一個噪音算法，webgl有梯度噪音，細胞噪音等等的算法，但是模擬出來的外焰燃燒效果個人感覺不是很生動，在此我這邊使用了另一種噪音算法：

float noise(vec3 p){
    
    vec3 i = floor(p);
    
    vec4 a = dot(i, vec3(1., 57., 21.)) + vec4(0., 57., 21., 78.);
    
    vec3 f = cos((p-i)*acos(-1.))*(-.5)+.5;
    
    a = mix(sin(cos(a)*a),sin(cos(1.+a)*(1.+a)), f.x);
    
    a.xy = mix(a.xz, a.yw, f.y);
    
    return mix(a.x, a.y, f.z);
}

在算法中我們首先使用floor函數返回p的最小整數部分，然後使用dot函數對i和另一個vec3數值取正。  

然後定義一個使用cos和acos函數計算出來的f，再對a做混合的sin與cos函數操作，最後進行mix的線性混合。

爲了便於理解這裏有一個a = mix(sin(cos(a) a),sin(cos(1.+a) (1.+a)), f.x);函數圖片，可供參考。

如果還是不理解的話可以將函數中的每一步做出圖像來理解。

通過上面我們就得到了一個噪音的算法，接下來就是將噪音算法應用起來，並且使用算法勾勒出火焰了。

第三步： 修改片元着色器

在第一步中我們初始化了一個簡單的頂點着色器和片元着色器，下面我們就要對片元着色器進行修改了。

void main() {
    
    vec2 v = -1.5 + 3. * v_TexCoord;

    vec3 org = vec3(0., -2., 4.); 
    
    vec3 dir = normalize(vec3(v.x*1.6, -v.y, -1.5));

    vec4 p = raymarch(org, dir);
    
    float glow = p.w;

    vec4 col = mix(vec4(1.,.5,.1,1.), vec4(0.1,.5,1.,1.), p.y*.02+.4);

    gl_FragColor = mix(vec4(0.), col, pow(glow*2.,4.));       
}

v_TexCoord是我們傳入的紋理座標值，對其進行了乘與加處理，還記得第一步中說過的火焰位置嗎？這兩個參數就是用來調節的。

後面我們定義了一個vec3的變量，同時定義了一個歸一化後的變量dir。

接着我們定義了一個變量p，對其使用了自定義函數raymarch進行處理，後面介紹這個函數，最後就是對位置的一個線性混合了，最後是賦值。

接下來就是raymarch函數以及其使用到的自定義函數了。

float sphere(vec3 p, vec4 spr){
    
    return length(spr.xyz-p) - spr.w;
}

float flame(vec3 p){
    float d = sphere(p*vec3(1.,.5,1.), vec4(.0,-1.,.0,1.));
    return d + (noise(p+vec3(.0,time*2.,.0)) + noise(p*3.)*.5)*.25*(p.y) ;
}

float scene(vec3 p){
    return min(100.-length(p) , abs(flame(p)) );
}

vec4 raymarch(vec3 org, vec3 dir){
    float d = 0.0, glow = 0.0, eps = 0.02;
    vec3  p = org;
    bool glowed = false;

    for(int i=0; i<64; i++)
    {
        d = scene(p) + eps;
        p += d * dir;
        if( d>eps )
        {
            if(flame(p) < .0)
                glowed=true;
            if(glowed)
                glow = float(i)/64.;
        }
    }
    return vec4(p,glow);
}

raymarch函數的主要作用就是配合noise勾勒出火焰整體的外觀，包括大小，顏色值，以及效果的位置等等。

勾勒出火焰的核心就是讓片元着色器指定的位置渲染出指定的顏色，然後將這些片元線性連接起來就是火焰了，例如外焰要渲染成線性的黃色，內焰渲染成藍色。  

在上面的raymarch函數中我們在for循環中使用了64，並且在後面除了64，如果你感興趣的話，可以去調節這兩個數值，你會發現火焰的明亮發生了變化。

上面的代碼中我們使用flame函數定義了火焰燃燒的速度以及外焰燃燒的高度等信息，使用scene函數定義了整體的效果，可以試着將其中的100修改爲10，你會發現火焰的顏色完全變了。

全部的代碼

上面我們一步步的實現了全部的效果，需要注意的是我這邊爲了火焰的效果將canvas背景設置爲了黑色，而不是片元着色器中導致的，下面就是所有的代碼，你可以放在本地去試一下，同時理解一下算法有趣的內容。

<template>
 <div>
   <canvas id="glcanvas" ref="webgl" width="375" height="667"></canvas>
 </div>
</template>

<script>
/* eslint-disable */
import testImg from './static/img/img1.jpeg'
export default {
 props: {
   msg: String
 },
 mounted() {
 let VSHADER_SOURCE = `
   attribute vec4 a_Position;
   attribute vec2 a_TexCoord;
   varying vec2 v_TexCoord;

 void main() {
   gl_Position = a_Position;
   v_TexCoord = a_TexCoord;
 }`
 let FSHADER_SOURCE = `
   precision mediump float;
   uniform sampler2D u_Sampler;
   uniform float time;
   varying vec2 v_TexCoord;

 float noise(vec3 p){
   vec3 i = floor(p);
   vec4 a = dot(i, vec3(1., 57., 21.)) + vec4(0., 57., 21., 78.);
   vec3 f = cos((p-i)*acos(-1.))*(-.5)+.5;
   a = mix(sin(cos(a)*a),sin(cos(1.+a)*(1.+a)), f.x);
   a.xy = mix(a.xz, a.yw, f.y);
   return mix(a.x, a.y, f.z);
 }

 float sphere(vec3 p, vec4 spr){
   return length(spr.xyz-p) - spr.w;
 }

 float flame(vec3 p){
   float d = sphere(p*vec3(1.,.5,1.), vec4(.0,-1.,.0,1.));
   return d + (noise(p+vec3(.0,time*2.,.0)) + noise(p*3.)*.5)*.25*(p.y) ;
 }

 float scene(vec3 p){
   return min(100.-length(p) , abs(flame(p)) );
 }

 vec4 raymarch(vec3 org, vec3 dir){
   float d = 0.0, glow = 0.0, eps = 0.02;
   vec3 p = org;
   bool glowed = false;
 
   for(int i=0; i<64; i++){
     d = scene(p) + eps;
     p += d * dir;
     if( d>eps ){
       if(flame(p) < .0)
         glowed=true;
       if(glowed)
         glow = float(i)/64.;
     }
   }
   return vec4(p,glow);
 }

 void main() {
   vec2 v = -1.5 + 3. * v_TexCoord;
 
   vec3 org = vec3(0., -2., 4.); 
   vec3 dir = normalize(vec3(v.x*1.6, -v.y, -1.5));
 
   vec4 p = raymarch(org, dir);
   float glow = p.w;
 
   vec4 col = mix(vec4(1.,.5,.1,1.), vec4(0.1,.5,1.,1.), p.y*.02+.4);
 
   gl_FragColor = mix(vec4(0.), col, pow(glow*2.,4.)); 
 }`

 let canvas = this.$refs.webgl
 
 let gl = getWebGLContext(canvas);
 
 initShaders(gl, VSHADER_SOURCE, FSHADER_SOURCE);
 
 let n = this.initVertexBuffers(gl);
 
 this.inirTextures(gl, n);

 let u_time = gl.getUniformLocation(gl.program, "time");

 let newTime = 0.1;
 let draw = function(){
   newTime = newTime + 0.05;
   gl.uniform1f(u_time, newTime);
   gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
   gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
   gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, 0, 4);
   requestAnimationFrame(draw);
 }

 draw()
 
 },
 methods: {
   initVertexBuffers(gl){
     var verticesTexCoords = new Float32Array([
       -1.0, 1.0, 0.0, 1.0,
       -1.0, -1.0, 0.0, 0.0,
       1.0, 1.0, 1.0, 1.0,
       1.0, -1.0, 1.0, 0.0,
     ]);
     var n = 4;
     var vertexCoordBuffer = gl.createBuffer();
     gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexCoordBuffer);
     gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, verticesTexCoords, gl.STATIC_DRAW);
 
     var FSIZE = verticesTexCoords.BYTES_PER_ELEMENT;
 
     var a_Position = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Position');
     gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, FSIZE * 4, 0);
     gl.enableVertexAttribArray(a_Position);
 
     var a_TexCoord = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_TexCoord');
     gl.vertexAttribPointer(a_TexCoord, 2, gl.FLOAT, false, FSIZE * 4, FSIZE * 2);
     gl.enableVertexAttribArray(a_TexCoord)
     return n;
   },
   inirTextures(gl, n){
     var texture = gl.createTexture();
     var u_Sampler = gl.getUniformLocation(gl.program, 'u_Sampler');
     var image = new Image();
     image.onload = ()=>{this.loadTexture(gl, n, texture, u_Sampler, image);};
     image.crossOrigin = "anonymous";
     image.src = testImg
     return true;
   },
   loadTexture(gl, n, texture, u_Sampler, image){
     gl.pixelStorei(gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL, 1);
     gl.activeTexture(gl.TEXTURE0);
     gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
     gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.NEAREST);
     gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.NEAREST);
     gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_S, gl.CLAMP_TO_EDGE);
     gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_T, gl.CLAMP_TO_EDGE);
     gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, image);
     gl.uniform1i(u_Sampler, 0);
     gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, 0, n);
   }
 }
}
</script>

<style lang="scss">
#glcanvas{
 background-color: #000;
}
</style>

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