在Web 开发中粒子系统广泛应用于各种动画效果和数据可视化场景。本文将介绍如何使用 WebGL 和 React Three Fiber 实现一个高效的 GPU 粒子系统。通过利用 GPU 的并行计算能力，我们可以在不牺牲性能的情况下实现复杂的粒子动画。
粒子动画
1，项目结构
项目的目录结构：
index.html
package.json
public/
index.html
sandbox.config.json
src/
App.js
center.css
fragmentShader.glsl
index.js
scene.css
simulationFragmentShader.glsl
SimulationMaterial.js
simulationVertexShader.glsl
styles.css
vertexShader.glsl
各文件功能概述：
- index.html
这是项目的入口 HTML 文件，它为 React 应用提供了一个挂载点。通常包含必要的元数据和一个用于渲染 React 应用的容器元素。 - package.json
这是项目的配置文件，它定义了项目的依赖项、脚本命令、以及其他元数据。 - public/index.html
这个文件通常是项目构建后的静态 HTML 文件，用于部署到生产环境。它可能包含一些优化后的资源引用。 - sandbox.config.json
这个文件可能用于配置项目的沙盒环境，例如设置无限循环保护等。 - src/ 目录
这是项目的源代码目录，包含了项目的核心代码和资源。 - App.js
这是 React 应用的主组件，它定义了应用的整体结构和逻辑。在这个项目中，它可能包含了 Three.js 场景的创建和渲染逻辑。 - center.css
这个 CSS 文件可能包含了一些用于居中元素的样式规则。 - fragmentShader.glsl
这是一个 GLSL 片段着色器文件，用于定义 Three.js 场景中对象的颜色和材质。 - index.js
这是项目的入口 JavaScript 文件，它通常会引入 React 应用的主组件并将其渲染到 HTML 页面的容器元素中。 - scene.css
这个 CSS 文件可能包含了一些用于设置 Three.js 场景样式的规则，例如背景颜色、画布大小等。 - simulationFragmentShader.glsl
这是另一个 GLSL 片段着色器文件，可能用于模拟某种物理效果，如流体模拟、粒子系统等。 - SimulationMaterial.js
这个 JavaScript 文件定义了一个自定义的 Three.js 材质，它可能使用了上述的 GLSL 着色器文件。 - styles.css
这个 CSS 文件可能包含了一些全局的样式规则，用于设置整个应用的外观。 - vertexShader.glsl
这是一个 GLSL 顶点着色器文件，用于定义 Three.js 场景中对象的位置和形状。 - simulationVertexShader.glsl
这是另一个 GLSL 顶点着色器文件，可能用于模拟某种物理效果，与 simulationFragmentShader.glsl 配合使用。
2，项目运行流程
项目运行分4个阶段：1，初始化阶段：程序启动后进入初始化环节，依次完成依赖库加载、React 应用创建、Three.js 场景初始化、FBO 与纹理创建、材质和几何体创建，最后加载 GLSL 着色器。2，渲染循环阶段：完成初始化后进入渲染循环，不断更新时间和状态，将场景渲染到 FBO 中，更新材质的 uniforms 变量，再将结果渲染到屏幕上,3，事件处理阶段：用户交互触发事件处理，处理结果会影响渲染循环中的状态更新。4，结束判断：每次渲染完成后判断是否继续渲染，如果继续则回到更新状态步骤，否则程序结束。
流程图示意：