使用ln库实现3D线条艺术渲染

ln是一个用Go语言编写的高效3D线条艺术渲染库，它可以将3D场景渲染成具有艺术风格的线条画。下面我将介绍如何使用ln库来创建3D线条艺术效果。

安装ln库

首先安装ln库：

go get github.com/fogleman/ln/ln

基本使用示例

package main

import (
	"github.com/fogleman/ln/ln"
)

func main() {
	// 创建一个场景
	scene := ln.Scene{}
	
	// 添加一个立方体到场景
	cube := ln.NewCube(ln.Vector{-1, -1, -1}, ln.Vector{1, 1, 1})
	scene.Add(cube)
	
	// 定义相机位置和视角
	eye := ln.Vector{4, 3, 2}    // 相机位置
	center := ln.Vector{0, 0, 0} // 看向的中心点
	up := ln.Vector{0, 0, 1}     // 相机的上方向
	
	// 定义渲染参数
	width := 1024  // 图像宽度
	height := 1024 // 图像高度
	fovy := 50.0   // 视野角度
	step := 0.01   // 光线步进大小
	threshold := 0.1 // 阈值
	
	// 渲染场景
	paths := scene.Render(eye, center, up, width, height, fovy, step, threshold)
	
	// 保存为SVG文件
	paths.WriteToSVG("output.svg", width, height)
}

高级特性示例

1. 多种几何体组合

func main() {
	scene := ln.Scene{}
	
	// 添加各种几何体
	scene.Add(ln.NewCube(ln.Vector{-2, -2, -1}, ln.Vector{-1, -1, 1}))
	scene.Add(ln.NewSphere(ln.Vector{0, 0, 0}, 1))
	scene.Add(ln.NewCylinder(ln.Vector{1.5, 0, -1}, ln.Vector{1.5, 0, 1}, 0.5))
	
	// 渲染和保存
	paths := scene.Render(ln.Vector{5, 5, 3}, ln.Vector{0, 0, 0}, ln.Vector{0, 0, 1}, 1024, 1024, 50, 0.01, 0.1)
	paths.WriteToSVG("shapes.svg", 1024, 1024)
}

2. 自定义材质和颜色

type ColoredShape struct {
	Shape  ln.Shape
	Color  ln.Color
}

func (s *ColoredShape) Paths() ln.Paths {
	return s.Shape.Paths()
}

func main() {
	scene := ln.Scene{}
	
	// 创建带颜色的形状
	redSphere := &ColoredShape{ln.NewSphere(ln.Vector{-1, 0, 0}, 1), ln.Red}
	blueCube := &ColoredShape{ln.NewCube(ln.Vector{0, -1, -1}, ln.Vector{2, 1, 1}), ln.Blue}
	
	scene.Add(redSphere)
	scene.Add(blueCube)
	
	// 渲染
	paths := scene.Render(ln.Vector{4, 3, 2}, ln.Vector{0.5, 0, 0}, ln.Vector{0, 0, 1}, 1024, 1024, 50, 0.01, 0.1)
	
	// 保存为彩色SVG
	paths.WriteToColoredSVG("colored.svg", 1024, 1024)
}

3. 动画渲染

func main() {
	for i := 0; i < 36; i++ {
		scene := ln.Scene{}
		angle := float64(i) * 10
		x := 5 * math.Cos(angle*math.Pi/180)
		y := 5 * math.Sin(angle*math.Pi/180)
		
		scene.Add(ln.NewCube(ln.Vector{-1, -1, -1}, ln.Vector{1, 1, 1}))
		scene.Add(ln.NewSphere(ln.Vector{0, 0, 0}, 0.5))
		
		eye := ln.Vector{x, y, 3}
		paths := scene.Render(eye, ln.Vector{0, 0, 0}, ln.Vector{0, 0, 1}, 512, 512, 50, 0.01, 0.1)
		
		filename := fmt.Sprintf("frame%02d.svg", i)
		paths.WriteToSVG(filename, 512, 512)
	}
}

性能优化技巧

1. **使用层次包围盒(BVH)**加速渲染：

scene := ln.Scene{}
// 添加物体...
bvh := ln.NewBVH(scene.Shapes)
paths := bvh.Render(eye, center, up, width, height, fovy, step, threshold)

1. 调整步进大小和阈值以获得最佳质量/性能比：

// 更小的step和threshold会提高质量但降低性能
paths := scene.Render(eye, center, up, width, height, fovy, 0.005, 0.05)

1. 降低分辨率进行快速预览：

// 快速预览使用小分辨率
previewPaths := scene.Render(eye, center, up, 256, 256, fovy, 0.01, 0.1)

ln库非常适合创建技术图解、艺术线条画和抽象可视化。它的输出是矢量图形(SVG)，可以无限放大而不失真，非常适合打印或进一步编辑。