threejs-procedural-materials

程序化材质

根据表面特征及其成因构建材质。颜色、粗糙度、金属度、法线、透射和自发光应描述同一个表面，而不是彼此无关的噪声纹理。

此技能包含示范性示例和资产，不只是描述性指导；值得研究、参考，甚至直接复用。相关时请充分利用，切勿盲目跳过。

材质图顺序

stable coordinates
  → structural fields
  → material identity weights
  → causal modifiers
  → filtered microstructure
  → PBR channels
  → lighting/shadow extensions

阅读 references/procedural-pbr-system.md，了解图集过滤、镜面抗锯齿、行星坐标、基于世界高度的湿润效果、逐实例溶解，以及创作的 PBR 响应组合。

阅读雕刻画廊框架几何体，了解在掠射光环境下，胡桃木、古金和乌木的纹理／粗糙度／金属度／清漆组合。

阅读程序化行星表面，了解程序化行星表面上共享的地质、气候、水体、生物群系、粗糙度和导数法线成因。

阅读熔岩流表面材质，了解通过光线步进实现的程序化高度场，其中法线、岩石／熔岩特征、自发光、辉光、余烬、雾和颗粒都由同一材质成因堆栈关联驱动。

阅读光线追踪钻石材质，了解一种将网格本身作为光学体的宝石：相机光线入射折射、采用 GPU BVH 的首次命中循环（带有界全内反射弹跳）、逐通道 IOR 色散、正确考虑 mip 的环境退出采样，以及实时相机矩阵 uniform。

阅读光谱色散玻璃材质，了解一种在图像空间中求解的透射材质：带反转深度的双面背面数据通道、迭代式内部出射搜索、有界全内反射、基于真实路径长度的 Beer-Lambert 吸收，以及通过 CIE 1931 重新组合的逐波长 Cauchy 折射率。可复用的光学基元——精确的非偏振 Fresnel、Cauchy 系数、光谱权重、可旋转环境探针和缓冲区投影——位于玻璃光学中；references/dielectric-glass-optics.md则说明了双通道约定、缓冲区格式、搜索边界、透射诊断信息。

应根据几何形状，而非质量，在两种透射路径中进行选择。封闭的刻面宝石即使出射刻面背向相机，也必须精确处理，因此应采用 BVH 路径。扫描、组装、开放薄片或多壳体材质则应采用图像空间路径；它能容忍不一致的绕序以及朝向任意一侧的创作法线，但无法看到画面之外的表面。

阅读 references/physical-diffraction-grating.md，了解精确的压印场、CIE／黑体光谱、相位光栅、贝塞尔级次效率、相干性展宽、条带发射体、叠加层、稳定物体坐标系、限制和诊断约定。

阅读物理衍射光栅实现，了解一种印刷基底加叠加 HDR 箔片的响应：星形和条纹遮罩用于选择局部刻槽角度、间距和浮雕高度，而光谱颜色仅由波长决定。其完整光学模型以纯 TSL 图表示，使用 Fn、If 和 Loop，不嵌入原生着色器源码。

阅读 references/thin-film-soap-bubble-system.md，了解空气－薄膜－空气 Airy 方程、具有代表性的 RGB 光谱频段、双膜混合、有界二次反射、毛细力学、相机感知流入、穿孔回缩、限制和诊断信息。 当图像必须由皂膜干涉驱动时，请阅读薄膜肥皂泡系统：它提供与波长相关的水相折射率、膜前后表面的光线传播、邻近气泡反射的解析计算、保体积毛细波模态、浮力与阻力、Taylor-Culick 破裂、可见液滴的后续效果，以及确定性的物理门控。

请阅读软体果冻实现，了解一个会变形的花形透光物体；其四面体 XPBD 状态、平滑光学外壳、视线厚度、BVH 折射、吸收、接收面阴影和有限 RGB 焦散场保持耦合。

请阅读可变形沙地实现，了解采用固定步长的颗粒高度场；其守恒输运、撞击粒子、各向异性矿物颗粒、地平线光照和光学深度阴影共享同一个携带质量的状态。

请阅读模拟布料实现，了解与 GPU XPBD 薄片耦合的精确平纹亚麻材质，其中包括纱线拉伸、剪切锁定、弯曲、刚体接触、自碰撞和捏夹。经过校准的求解器和布料贴图约定见references/simulated-cloth-system.md。

请阅读模拟可撕裂牛仔布实现，了解 3/1 斜纹、隐式多重网格 PCG 力学、磨损驱动的纱线断裂、连通抓握区域、脱落碎片、松散纱线和磨损纤维。有关其材质、求解器、拓扑、滤波和集成约定，请阅读 references/simulated-tearable-denim.md。需要材质损耗和纱线断裂时，请选择此示例；需要无撕裂的平纹 XPBD 亚麻布时，请选择 simulated-cloth。

请阅读模拟毛发实现，了解经过梳理的 GPU 毛发束、锥形带状着色，以及通过胶囊体接触梳理毛发场的关节式手部。毛发束、梳理和交互约定见references/simulated-fur-system.md。

请阅读 references/softbody-jelly.md，了解软体坐标约定、neo-Hookean XPBD 拆分、阻尼和休眠规则、折射接收面预算、材质常数、限制及诊断信息。

请阅读模拟纸张燃烧实现，了解皱褶纸张力学、材质晶格燃烧、炭化断裂、体积火焰与烟雾，以及烟尘驱动的接收面照明。有关其耦合网格、固定步长顺序、光学积分和燃尽流程，请阅读 references/simulated-paper-burning.md。

请阅读发光水母实现，了解水母钟部解剖结构、游动、Verlet 附肢、生物发光组织，以及按深度排序的水下输运。有关解剖结构、附着纹理、光学层和集成约定，请阅读 references/luminescent-jellyfish.md。

请阅读发光蝴蝶实现，了解一致的翅膀遮罩、鳞片闪光、关节运动、停栖间隙、有限翅膀照明和透镜成像。有关其翅膀、发光、透镜、集成和扫掠几何约定，请阅读 references/luminescent-butterfly.md。

必要控制项

• 真实或感知纹理尺度；
• 材质身份权重；
• 粗糙度范围和微法线强度；
• 所选材质模式所需的因果场；
• 对于透射体，定义它的物理常数——折射率与阿贝数配对值、内部路径预算、消光深度——应明确命名，而非隐藏在表达式中；
• 对于皂膜，外部介质和薄膜的折射率、纳米级厚度范围、波长频段、表面张力和膜层顺序；
• 距离／导数滤波；
• 高光抗锯齿；
• 通道和遮罩调试模式。
• 当材质包含辉光或体积累积效果时，提供自发光材质调试模式。

请阅读 references/hybrid-soil-moss-surface.md 和 混合土壤与苔藓实现，了解如何将基于纹理的土壤与苔藓反照率、AO、粗糙度和法线微细节，与程序化土丘位移、湿度、苔藓覆盖／高度及扭曲的细胞裂缝相结合。不要将其表面特征描述为完全由程序合成。当苔藓还必须附着在模型上时，请阅读 模型苔藓实现，了解模型锁定的覆盖、朝上表面的累积、位移厚度，以及共享的苔藓 PBR 特征。

失败条件

• 每个 PBR 通道都采样独立噪声；
• 粗糙度只是事后添加的标量；
• 高频法线在低于一个像素时仍然保留；
• 三平面投影存在可见的方向或尺度接缝；
• MIP 映射时忽略图集留白；
• 自定义光照在没有明确风格化目标的情况下破坏能量守恒；
• 使用后期处理来掩盖不稳定的高光。
• 衍射色调是根据 UV 绘制的，而不是根据波长推导得出；
• 沟槽坐标系跟随相机或世界轴，而不是物体；
• 收窄的衍射波瓣因其密度缺少 sigma 归一化而损失能量。
• 将肥皂泡当作实心玻璃球处理，或直接绘制彩虹，而不是采用空气－薄膜－空气干涉；
• 变形的肥皂膜仍保留未变形球体的法线；
• 变形的透射体使用不同状态来更新其渲染外壳、光学 BVH 和接收场；
• 有限尺寸的焦散接收器让非零数据到达其钳制纹理边缘；
• 软体求解器使用可变积分步长，或使用未耦合的静止应力分离，导致阻尼后能量注入；
• 颗粒位移、空中颗粒、沉积床着色和阴影场根据不同的模拟时钟推进；
• 沙粒闪烁使用未经滤波的高频查找，在掠射运动时产生混叠；

路由边界

对于独立的体素火焰和烟雾，使用 $threejs-procedural-vfx；当片状燃烧、炭化失效和流体发射必须保持耦合时，请在此处选择 simulated-paper-burning。对于空气侧的发光河流，使用 $threejs-water-optics；luminescent-jellyfish 负责水下动物组织及其周围的传输。

当主要问题是设计共享的标量／向量因果场时，使用 $threejs-procedural-fields。对于从轨道运行到近距离接近的完整天体，而不只是其材质，使用 $threejs-procedural-planets。当高度场必须负责光线步进求交、轮廓覆盖或感知浮雕的阴影时，使用 $threejs-parallax-occlusion-mapping。对于与视图对齐的湿玻璃光学效果和屏幕空间历史，使用 $threejs-temporal-surfaces；此技能负责透射体本身内部的光学路径。