01膜の厚さひとつから虹色を計算して塗るシャボン玉
膜の表と裏ではね返った光が厚さの分だけずれる距離を画素ごとに求め、赤・緑・青の三つの波長でそれぞれどれだけ残るかを足して色を作る。同じ玉でも厚さが違う場所は違う色になる。
使いどころブランドのヒーロー背景・製品パッケージのモックアップ
FILM_NFILM_D_NMWAVE_RGB_NM
<main class="stage">
<div class="hs is-demo" id="hs">
<canvas class="hs__canvas" data-role="canvas" width="480" height="300" tabindex="0" aria-label="画素ごとに膜の厚さから赤・緑・青の三つの波長が残る割合を計算して塗るシャボン玉。押すかドラッグすると、その場所の厚さと三つの値を読みます"></canvas>
<p class="hs__status" data-role="status" aria-live="off">厚さから色を計算しています</p>
<div class="hs__tools">
<button class="hs__btn" data-role="thin" type="button">薄く</button>
<button class="hs__btn" data-role="thick" type="button">厚く</button>
</div>
</div>
</main>@use "../../../../site/static/demo-tokens" as *;
@include stage($stage-ink);
.hs {
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width: min(92vw, calc(160vh - 12.8vw));
aspect-ratio: 480 / 300;
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border-radius: $r-card;
overflow: hidden;
box-shadow: $shadow-raised;
background: $subject-ink;
}
.hs__canvas {
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width: 100%;
height: 100%;
cursor: crosshair;
}
.hs__canvas:focus-visible {
outline: 2px solid rgba(255, 255, 255, .85);
outline-offset: -6px;
}
.hs__status {
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left: $sp-3;
bottom: $sp-3;
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max-width: 34%;
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padding: $sp-1 $sp-3;
border-radius: $r-control;
background: rgba(255, 255, 255, .85);
color: $subject-ink;
font-weight: 500;
font-size: 11px;
line-height: 1.4;
pointer-events: none;
}
// 판은 오른쪽에 있다 — 버튼은 왼쪽 위 칸에 두고, 좁으면 줄을 바꿔 판을 덮지 않는다
.hs__tools {
position: absolute;
left: $sp-3;
top: $sp-3;
box-sizing: border-box;
max-width: 34%;
display: flex;
flex-wrap: wrap;
gap: $sp-2;
}
.hs__btn {
margin: 0;
padding: $sp-1 $sp-3;
border: 0;
border-radius: $r-pill;
background: rgba(255, 255, 255, .85);
color: $subject-ink;
font: inherit;
font-weight: 500;
font-size: 12px;
line-height: 1.4;
cursor: pointer;
transition: background-color $dur-quick ease-out;
}
.hs__btn:hover {
background: $subject-cream;
}
.hs__btn[aria-pressed="true"] {
background: $subject-mint;
}
.hs__btn:focus-visible {
outline: 2px solid rgba(255, 255, 255, .95);
outline-offset: 2px;
}
// 손가락 가로 끌기는 이 캔버스가 받고, 세로 쓸기는 브라우저에 남겨 페이지 스크롤이 막히지 않게 한다
.hs__canvas { touch-action: pan-y; }
@media (max-width: 340px) {
.hs__btn { font-size: 10px; padding: $sp-1 $sp-2; }
.hs__status { font-size: 10px; padding: $sp-1 $sp-2; }
}
@media (prefers-reduced-motion: reduce) {
.hs__btn { transition: none; }
}html, body {
margin: 0;
overflow: hidden;
}
.stage {
box-sizing: border-box;
min-height: 100vh;
display: grid;
place-items: center;
margin: 0;
background: #17141a;
font-family: -apple-system, "Segoe UI", "Noto Sans KR", sans-serif;
padding: clamp(8px, 4vw, 24px);
}
.hs {
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width: min(92vw, 160vh - 12.8vw);
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margin: 0 auto;
border-radius: 16px;
overflow: hidden;
box-shadow: 0 14px 24px rgba(23, 20, 26, 0.32);
background: #17141a;
}
.hs__canvas {
display: block;
width: 100%;
height: 100%;
cursor: crosshair;
}
.hs__canvas:focus-visible {
outline: 2px solid rgba(255, 255, 255, 0.85);
outline-offset: -6px;
}
.hs__status {
position: absolute;
left: 12px;
bottom: 12px;
box-sizing: border-box;
max-width: 34%;
margin: 0;
padding: 4px 12px;
border-radius: 12px;
background: rgba(255, 255, 255, 0.85);
color: #17141a;
font-weight: 500;
font-size: 11px;
line-height: 1.4;
pointer-events: none;
}
.hs__tools {
position: absolute;
left: 12px;
top: 12px;
box-sizing: border-box;
max-width: 34%;
display: flex;
flex-wrap: wrap;
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}
.hs__btn {
margin: 0;
padding: 4px 12px;
border: 0;
border-radius: 999px;
background: rgba(255, 255, 255, 0.85);
color: #17141a;
font: inherit;
font-weight: 500;
font-size: 12px;
line-height: 1.4;
cursor: pointer;
transition: background-color 220ms ease-out;
}
.hs__btn:hover {
background: #fff7e6;
}
.hs__btn[aria-pressed=true] {
background: #4cd4a6;
}
.hs__btn:focus-visible {
outline: 2px solid rgba(255, 255, 255, 0.95);
outline-offset: 2px;
}
.hs__canvas {
touch-action: pan-y;
}
@media (max-width: 340px) {
.hs__btn {
font-size: 10px;
padding: 4px 8px;
}
.hs__status {
font-size: 10px;
padding: 4px 8px;
}
}
@media (prefers-reduced-motion: reduce) {
.hs__btn {
transition: none;
}
}(function () {
const root = document.getElementById("hs");
if (!root) return;
const W = 480;
const H = 300;
const FIXED_DT = 16;
// 파스텔 팔레트 — 어두운 무대 위에 밝은 막을 얹어 명도 차로 방울이 읽힌다 (막의 무지갯빛은 이 표가 아니라 두께 계산에서 나온다)
const BG = [29, 26, 44];
const DEEP = [44, 39, 64];
const PAPER = [255, 248, 234];
const INK = [58, 48, 76];
const MINT = [126, 226, 192];
const SKY = [124, 196, 255];
const LILAC = [190, 164, 255];
const PINK = [255, 160, 190];
const PEACH = [255, 208, 168];
function clamp(v, lo, hi) { return v < lo ? lo : (v > hi ? hi : v); }
function lerp(a, b, k) { return a + (b - a) * k; }
function smooth(x) { const c = clamp(x, 0, 1); return c * c * (3 - 2 * c); }
function rgba(c, a) {
return 'rgba(' + Math.round(c[0]) + ',' + Math.round(c[1]) + ',' + Math.round(c[2]) + ',' + clamp(a, 0, 1).toFixed(3) + ')';
}
function mix(a, b, k) { return [lerp(a[0], b[0], k), lerp(a[1], b[1], k), lerp(a[2], b[2], k)]; }
const canvasEl = root.querySelector('[data-role="canvas"]');
const statusEl = root.querySelector('[data-role="status"]');
const ctxRaw = canvasEl ? canvasEl.getContext('2d') : null;
if (!canvasEl || !ctxRaw || !statusEl) {
return;
}
const cv = canvasEl;
const ctx = ctxRaw;
const status = statusEl;
const reduceQuery = window.matchMedia('(prefers-reduced-motion: reduce)');
let still = reduceQuery.matches;
// 자동 시연 중인가 — 사람이 처음 만지는 순간 시연을 멈추고 상태 줄을 읽어 주기 시작한다
let demo = root.classList.contains('is-demo');
function wake() {
if (!demo) {
return;
}
demo = false;
root.classList.remove('is-demo');
status.setAttribute('aria-live', 'polite');
}
function say(text) {
if (status.textContent !== text) {
status.textContent = text;
}
}
function fitCanvas() {
// 배율은 2 에서 자른다 — 배율 3 기기에서 화소가 2.25배로 늘어 프레임마다 일이 그만큼 커지지 않게
const dpr = Math.min(window.devicePixelRatio || 1, 2);
cv.width = Math.round(W * dpr);
cv.height = Math.round(H * dpr);
ctx.setTransform(dpr, 0, 0, dpr, 0, 0);
}
function onResize() {
fitCanvas();
draw();
}
fitCanvas();
window.addEventListener('resize', onResize);
// 화면 좌표(CSS px) → 장면 좌표(480x300). 리사이즈 뒤에도 늘 현재 크기로 다시 잰다
function toScene(ev) {
const r = cv.getBoundingClientRect();
return [((ev.clientX - r.left) / r.width) * W, ((ev.clientY - r.top) / r.height) * H];
}
// 시드 고정 난수 — 같은 시드면 같은 장면이 다시 나온다 (32비트 정수 섞기)
function makeRng(seed) {
let s = seed >>> 0;
return function () {
s = (s + 0x6d2b79f5) >>> 0;
let t = s;
t = Math.imul(t ^ (t >>> 15), t | 1);
t ^= t + Math.imul(t ^ (t >>> 7), t | 61);
return ((t ^ (t >>> 14)) >>> 0) / 4294967296;
};
}
// 왼쪽 칸의 수치 — 이름표 한 줄 + 값 한 줄
function panelRow(row, label, value) {
const y = 112 + row * 34;
ctx.textAlign = 'left';
ctx.textBaseline = 'alphabetic';
ctx.fillStyle = rgba(PAPER, 0.62);
ctx.font = '500 11px sans-serif';
ctx.fillText(label, 16, y);
ctx.fillStyle = rgba(PAPER, 0.96);
ctx.font = '700 15px sans-serif';
ctx.fillText(value, 16, y + 18);
}
function clearStage() {
ctx.fillStyle = rgba(BG, 1);
ctx.fillRect(0, 0, W, H);
}
// 2D 값 노이즈 — 정수 격자 꼭짓점마다 시드 난수 값(−1~1)을 두고 그 사이를 부드러운 곡선으로 잇는다
const NOISE_SEED = 465;
const noisePerm = new Uint8Array(512);
const noiseVal = new Float32Array(256);
{
const nr = makeRng(NOISE_SEED);
for (let i = 0; i < 256; i += 1) {
noisePerm[i] = i;
noiseVal[i] = nr() * 2 - 1;
}
for (let i = 255; i > 0; i -= 1) {
const j = Math.floor(nr() * (i + 1));
const t = noisePerm[i];
noisePerm[i] = noisePerm[j];
noisePerm[j] = t;
}
for (let i = 0; i < 256; i += 1) {
noisePerm[i + 256] = noisePerm[i];
}
}
function noiseHash(ix, iy) {
return noiseVal[noisePerm[noisePerm[ix & 255] + (iy & 255)]];
}
function noise2(x, y) {
const xi = Math.floor(x);
const yi = Math.floor(y);
const fx = x - xi;
const fy = y - yi;
const u = fx * fx * (3 - 2 * fx);
const v = fy * fy * (3 - 2 * fy);
const a = noiseHash(xi, yi);
const b = noiseHash(xi + 1, yi);
const c = noiseHash(xi, yi + 1);
const d = noiseHash(xi + 1, yi + 1);
return lerp(lerp(a, b, u), lerp(c, d, u), v);
}
// 막의 굴절률 — 비눗물 막을 물과 같은 값으로 둔다
const FILM_N = 1.33;
// 세 파장(nm) — 화면의 빨강·초록·파랑 채널을 이 파장 하나씩으로 대신한다
const WAVE_RGB_NM = [650, 530, 450];
// 표를 만들 두께 범위(nm) — 1nm 눈금마다 세 채널 값을 미리 구해 둔다
const LUT_D_MAX = 1600;
const filmLut = new Float32Array((LUT_D_MAX + 1) * 3);
// 막 앞면과 뒷면에서 튕긴 두 빛이 두께만큼 어긋나 파장마다 남는 몫 — sin²(2π·n·d/λ).
// 앞면에서 튕긴 빛만 위상이 뒤집히므로 두께 0 이면 세 채널이 모두 0(검은 막). 값은 0~1 로 맞춘 비율이지 실제 반사율(몇 %)이 아니다
function reflectRGB(dNm) {
const out = [0, 0, 0];
for (let c = 0; c < 3; c += 1) {
const s = Math.sin(2 * Math.PI * FILM_N * dNm / WAVE_RGB_NM[c]);
out[c] = s * s;
}
return out;
}
for (let d = 0; d <= LUT_D_MAX; d += 1) {
const r = reflectRGB(d);
filmLut[d * 3] = r[0];
filmLut[d * 3 + 1] = r[1];
filmLut[d * 3 + 2] = r[2];
}
// 비스듬히 보면 빛이 막 안에서 꺾여 지나므로 어긋남이 cos(꺾인 각)배로 줄어든다 — cosView 는 시선과 법선 사이 각의 cos
function insideCos(cosView) {
const s2 = (1 - cosView * cosView) / (FILM_N * FILM_N);
return Math.sqrt(1 - s2);
}
// 두께 d(nm) 에서 채널 c 의 몫 — 표를 1nm 사이에서 선형 보간해 읽는다
function filmAt(dNm, c) {
const d = clamp(dNm, 0, LUT_D_MAX - 1);
const i = Math.floor(d);
const f = d - i;
return filmLut[i * 3 + c] * (1 - f) + filmLut[(i + 1) * 3 + c] * f;
}
// 캔버스 선·면에 쓸 막 색 — 어두운 무대 위에 세 채널 몫을 밝기로 얹는다
function filmColor(dNm, gain) {
return [BG[0] + filmAt(dNm, 0) * 235 * gain, BG[1] + filmAt(dNm, 1) * 235 * gain, BG[2] + filmAt(dNm, 2) * 235 * gain];
}
// 화소 하나를 막 색으로 — under 는 방울 뒤 바탕색, nx·ny·z 는 구면 위 법선(z 는 시선 쪽 성분)
function shadeFilm(px, o, dNm, nx, ny, z, under, alpha) {
const dEff = dNm * insideCos(z);
// 가장자리일수록 시선이 막을 비스듬히 지나 색이 진하다 — 가운데는 뒤 바탕이 비쳐 보이게 낮춘다
const amp = 0.22 + 0.78 * Math.pow(1 - z, 0.6);
// 왼쪽 위에서 오는 빛 하나의 반짝임
const hl = Math.pow(Math.max(0, nx * -0.42 + ny * -0.5 + z * 0.76), 60);
for (let c = 0; c < 3; c += 1) {
const v = under[c] + filmAt(dEff, c) * 235 * amp + hl * 220;
px[o + c] = under[c] + (v - under[c]) * alpha;
}
px[o + 3] = 255;
}
function makePix(w, h) {
const c = document.createElement('canvas');
c.width = w;
c.height = h;
const pc = c.getContext('2d');
if (!pc) {
return null;
}
const img = pc.createImageData(w, h);
return { cvs: c, pc: pc, img: img, px: img.data, w: w, h: h };
}
// putImageData 는 캔버스 변환(배율)을 무시한다 — 작은 캔버스에 올린 뒤 drawImage 로 장면 좌표에 그린다
function showPix(p, x, y) {
p.pc.putImageData(p.img, 0, 0);
ctx.drawImage(p.cvs, x, y, p.w, p.h);
}
// 01 — 膜の厚さ 하나에서 화소마다 무지갯빛을 계산한다
// 가운데 높이의 기준 膜の厚さ(nm) — 위로 갈수록 얇고 아래로 갈수록 厚く 기울인다
const FILM_D_NM = 380;
// 위아래 두께 기울기 — 꼭대기는 (1 − 0.32)배, 바닥은 (1 + 0.32)배
const TILT_K = 0.32;
// 노이즈 소용돌이가 두께를 흔드는 폭(배율)
const SWIRL_K = 0.22;
// 소용돌이 무늬가 흘러가는 빠르기(노이즈 칸/초)
const SWIRL_FLOW = 0.21;
// 방울 중심·반지름(장면 px)
const BCX = 318;
const BCY = 150;
const BR = 124;
// 버튼·키 한 번에 옮기는 基準の厚さ(nm)와 그 범위
const SHIFT_STEP = 40;
const SHIFT_MIN = -300;
const SHIFT_MAX = 600;
const TXT_RUN = '厚さから色を計算しています';
const TXT_SHIFT = '基準の厚さを動かしました';
const TXT_PROBE = '指した場所の厚さと三つの波長の値';
const thinBtn = root.querySelector('[data-role="thin"]');
const thickBtn = root.querySelector('[data-role="thick"]');
const BOX = BR * 2 + 2;
const PX0 = BCX - BR - 1;
const PY0 = BCY - BR - 1;
const pix = makePix(BOX, BOX);
const under = [BG[0], BG[1], BG[2]];
let shift = 0;
let filmT = 0;
let probeX = BCX - 34;
let probeY = BCY + 26;
let dragging = false;
let lastText = TXT_RUN;
// nx·ny 는 방울 중심 기준 −1~1, 아래가 +ny. 반환은 그 자리 膜の厚さ(nm)
function thicknessAt(nx, ny, t) {
const base = Math.max(FILM_D_NM + shift, 0);
const swirl = noise2(nx * 1.7 + t * SWIRL_FLOW, ny * 1.7 - t * SWIRL_FLOW * 0.8 + 9.3);
return Math.max(base * (1 + TILT_K * ny) * (1 + SWIRL_K * swirl), 0);
}
// 방울 안 화소마다 — 두께 → 비스듬한 만큼 줄인 어긋남 → 세 파장 몫 → 색
function paintFilm() {
if (!pix) {
return;
}
const px = pix.px;
for (let j = 0; j < BOX; j += 1) {
const ny = (PY0 + j + 0.5 - BCY) / BR;
for (let i = 0; i < BOX; i += 1) {
const nx = (PX0 + i + 0.5 - BCX) / BR;
const r2 = nx * nx + ny * ny;
const o = (j * BOX + i) * 4;
if (r2 >= 1) {
px[o + 3] = 0;
continue;
}
const z = Math.sqrt(1 - r2);
// 테두리 한 화소는 반쯤 비쳐 계단이 덜 보이게
const edge = clamp((1 - Math.sqrt(r2)) * BR, 0, 1);
shadeFilm(px, o, thicknessAt(nx, ny, filmT), nx, ny, z, under, 1);
px[o + 3] = 255 * edge;
}
}
showPix(pix, PX0, PY0);
}
function setProbe(x, y) {
const dx = x - BCX;
const dy = y - BCY;
const r = Math.hypot(dx, dy);
const lim = BR * 0.94;
if (r > lim) {
probeX = BCX + dx / r * lim;
probeY = BCY + dy / r * lim;
}
else {
probeX = x;
probeY = y;
}
}
function probeValues() {
const nx = (probeX - BCX) / BR;
const ny = (probeY - BCY) / BR;
const z = Math.sqrt(Math.max(1 - nx * nx - ny * ny, 0));
const d = thicknessAt(nx, ny, filmT);
return [d, reflectRGB(d * insideCos(z))];
}
const BAR_RGB = [[255, 140, 160], [140, 230, 170], [140, 180, 255]];
function draw() {
clearStage();
// 방울 뒤 그림자 — 무대 바닥에 옅게
ctx.fillStyle = rgba(DEEP, 0.9);
ctx.beginPath();
ctx.ellipse(BCX, BCY + BR + 10, BR * 0.62, 7, 0, 0, Math.PI * 2);
ctx.fill();
paintFilm();
ctx.strokeStyle = rgba(PAPER, 0.22);
ctx.lineWidth = 1;
ctx.beginPath();
ctx.arc(BCX, BCY, BR, 0, Math.PI * 2);
ctx.stroke();
const pv = probeValues();
ctx.strokeStyle = rgba(PAPER, 0.95);
ctx.lineWidth = 2;
ctx.beginPath();
ctx.arc(probeX, probeY, 7, 0, Math.PI * 2);
ctx.stroke();
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(probeX - 12, probeY);
ctx.lineTo(probeX - 9, probeY);
ctx.moveTo(probeX + 9, probeY);
ctx.lineTo(probeX + 12, probeY);
ctx.stroke();
panelRow(0, '膜の厚さ', String(Math.round(pv[0])) + ' nm');
panelRow(1, '赤 · 緑 · 青', pv[1][0].toFixed(2) + ' · ' + pv[1][1].toFixed(2) + ' · ' + pv[1][2].toFixed(2));
panelRow(2, '基準の厚さ', String(Math.max(FILM_D_NM + shift, 0)) + ' nm');
for (let c = 0; c < 3; c += 1) {
ctx.fillStyle = rgba(INK, 1);
ctx.fillRect(16, 222 + c * 8, 132, 5);
ctx.fillStyle = rgba(BAR_RGB[c], 1);
ctx.fillRect(16, 222 + c * 8, 132 * pv[1][c], 5);
}
}
function step() {
filmT += FIXED_DT / 1000;
}
function settle() {
say(lastText);
}
function demoTick(t) {
const a = t / 1000;
// 찍는 자리를 방울 안에서 쉬지 않고 옮기고, 기준 두께를 0 → −90nm 로 천천히 오르내린다
setProbe(BCX + Math.cos(a * 1.3) * BR * 0.55, BCY + Math.sin(a * 2.1) * BR * 0.5);
shift = Math.round(-45 * (1 - Math.cos(a * 2.6)));
}
function after(text) {
lastText = text;
say(text);
draw();
}
function nudge(dir) {
shift = clamp(shift + dir * SHIFT_STEP, SHIFT_MIN, SHIFT_MAX);
after(TXT_SHIFT);
}
cv.addEventListener('pointerdown', function (ev) {
wake();
dragging = true;
cv.setPointerCapture(ev.pointerId);
const p = toScene(ev);
setProbe(p[0], p[1]);
after(TXT_PROBE);
});
cv.addEventListener('pointermove', function (ev) {
if (!dragging) {
return;
}
const p = toScene(ev);
setProbe(p[0], p[1]);
after(TXT_PROBE);
});
function endDrag() { dragging = false; }
cv.addEventListener('pointerup', endDrag);
cv.addEventListener('pointercancel', endDrag);
cv.addEventListener('keydown', function (ev) {
const k = ev.key;
if (k === 'ArrowLeft' || k === 'ArrowRight' || k === 'ArrowUp' || k === 'ArrowDown') {
ev.preventDefault();
wake();
const dx = k === 'ArrowLeft' ? -8 : (k === 'ArrowRight' ? 8 : 0);
const dy = k === 'ArrowUp' ? -8 : (k === 'ArrowDown' ? 8 : 0);
setProbe(probeX + dx, probeY + dy);
after(TXT_PROBE);
}
else if (k === '-' || k === 'PageDown') {
ev.preventDefault();
wake();
nudge(-1);
}
else if (k === '+' || k === '=' || k === 'PageUp') {
ev.preventDefault();
wake();
nudge(1);
}
else if (k === 'Home') {
ev.preventDefault();
wake();
shift = 0;
setProbe(BCX - 34, BCY + 26);
after(TXT_RUN);
}
});
if (thinBtn) {
thinBtn.addEventListener('click', function () { wake(); nudge(-1); });
}
if (thickBtn) {
thickBtn.addEventListener('click', function () { wake(); nudge(1); });
}
say(TXT_RUN);
let rafId = 0;
let lastTs = -1;
let acc = 0;
let clock = 0;
let looping = false;
function frame(ts) {
if (!looping) {
return;
}
if (lastTs < 0) {
lastTs = ts;
}
// 탭이 숨었다 돌아와도 한 번에 100ms 까지만 따라잡는다 — 순간이동 대신 이어서 움직인다
acc += Math.min(ts - lastTs, 100);
lastTs = ts;
let n = 0;
while (acc >= FIXED_DT && n < 6) {
clock += FIXED_DT;
if (demo) {
demoTick(clock);
}
step();
acc -= FIXED_DT;
n += 1;
}
draw();
rafId = window.requestAnimationFrame(frame);
}
function startLoop() {
if (looping) {
return;
}
looping = true;
lastTs = -1;
acc = 0;
rafId = window.requestAnimationFrame(frame);
}
function stopLoop() {
looping = false;
window.cancelAnimationFrame(rafId);
}
// 움직임 줄이기 설정을 페이지를 연 채로 바꿔도 바로 따른다 — 켜면 루프를 멈추고 끝난 장면 한 장, 끄면 다시 돈다
function applyMotion() {
still = reduceQuery.matches;
if (still) {
stopLoop();
settle();
draw();
}
else {
startLoop();
}
}
reduceQuery.addEventListener('change', applyMotion);
applyMotion();
return function () {
stopLoop();
reduceQuery.removeEventListener('change', applyMotion);
window.removeEventListener('resize', onResize);
};
})();// SbFilmThicknessInterferenceHue - vanilla 판(01-sb-film-thickness-interference-hue) 의 React 포트. 같은 계산을 useEffect 안에서 돌린다.
import { useEffect, useRef } from "react";
import styles from "./SbFilmThicknessInterferenceHue.module.scss";
const cx = (s: string): string => s.split(" ").map((n) => styles[n] ?? n).join(" ");
export default function SbFilmThicknessInterferenceHue() {
const rootRef = useRef<HTMLDivElement | null>(null);
useEffect(() => {
const rootEl = rootRef.current;
if (!rootEl) return;
const root: HTMLElement = rootEl;
type RGB = [number, number, number];
const W = 480;
const H = 300;
const FIXED_DT = 16;
// 파스텔 팔레트 — 어두운 무대 위에 밝은 막을 얹어 명도 차로 방울이 읽힌다 (막의 무지갯빛은 이 표가 아니라 두께 계산에서 나온다)
const BG: RGB = [29, 26, 44];
const DEEP: RGB = [44, 39, 64];
const PAPER: RGB = [255, 248, 234];
const INK: RGB = [58, 48, 76];
const MINT: RGB = [126, 226, 192];
const SKY: RGB = [124, 196, 255];
const LILAC: RGB = [190, 164, 255];
const PINK: RGB = [255, 160, 190];
const PEACH: RGB = [255, 208, 168];
function clamp(v: number, lo: number, hi: number): number { return v < lo ? lo : (v > hi ? hi : v); }
function lerp(a: number, b: number, k: number): number { return a + (b - a) * k; }
function smooth(x: number): number { const c = clamp(x, 0, 1); return c * c * (3 - 2 * c); }
function rgba(c: RGB, a: number): string {
return 'rgba(' + Math.round(c[0]) + ',' + Math.round(c[1]) + ',' + Math.round(c[2]) + ',' + clamp(a, 0, 1).toFixed(3) + ')';
}
function mix(a: RGB, b: RGB, k: number): RGB { return [lerp(a[0], b[0], k), lerp(a[1], b[1], k), lerp(a[2], b[2], k)]; }
const canvasEl = root.querySelector('[data-role="canvas"]') as HTMLCanvasElement | null;
const statusEl = root.querySelector('[data-role="status"]') as HTMLElement | null;
const ctxRaw = canvasEl ? canvasEl.getContext('2d') : null;
if (!canvasEl || !ctxRaw || !statusEl) { return; }
const cv: HTMLCanvasElement = canvasEl;
const ctx: CanvasRenderingContext2D = ctxRaw;
const status: HTMLElement = statusEl;
const reduceQuery = window.matchMedia('(prefers-reduced-motion: reduce)');
let still = reduceQuery.matches;
// 자동 시연 중인가 — 사람이 처음 만지는 순간 시연을 멈추고 상태 줄을 읽어 주기 시작한다
let demo = root.classList.contains('is-demo');
function wake(): void {
if (!demo) { return; }
demo = false;
root.classList.remove('is-demo');
status.setAttribute('aria-live', 'polite');
}
function say(text: string): void {
if (status.textContent !== text) { status.textContent = text; }
}
function fitCanvas(): void {
// 배율은 2 에서 자른다 — 배율 3 기기에서 화소가 2.25배로 늘어 프레임마다 일이 그만큼 커지지 않게
const dpr = Math.min(window.devicePixelRatio || 1, 2);
cv.width = Math.round(W * dpr);
cv.height = Math.round(H * dpr);
ctx.setTransform(dpr, 0, 0, dpr, 0, 0);
}
function onResize(): void {
fitCanvas();
draw();
}
fitCanvas();
window.addEventListener('resize', onResize);
// 화면 좌표(CSS px) → 장면 좌표(480x300). 리사이즈 뒤에도 늘 현재 크기로 다시 잰다
function toScene(ev: PointerEvent): [number, number] {
const r = cv.getBoundingClientRect();
return [((ev.clientX - r.left) / r.width) * W, ((ev.clientY - r.top) / r.height) * H];
}
// 시드 고정 난수 — 같은 시드면 같은 장면이 다시 나온다 (32비트 정수 섞기)
function makeRng(seed: number): () => number {
let s = seed >>> 0;
return function (): number {
s = (s + 0x6d2b79f5) >>> 0;
let t = s;
t = Math.imul(t ^ (t >>> 15), t | 1);
t ^= t + Math.imul(t ^ (t >>> 7), t | 61);
return ((t ^ (t >>> 14)) >>> 0) / 4294967296;
};
}
// 왼쪽 칸의 수치 — 이름표 한 줄 + 값 한 줄
function panelRow(row: number, label: string, value: string): void {
const y = 112 + row * 34;
ctx.textAlign = 'left';
ctx.textBaseline = 'alphabetic';
ctx.fillStyle = rgba(PAPER, 0.62);
ctx.font = '500 11px sans-serif';
ctx.fillText(label, 16, y);
ctx.fillStyle = rgba(PAPER, 0.96);
ctx.font = '700 15px sans-serif';
ctx.fillText(value, 16, y + 18);
}
function clearStage(): void {
ctx.fillStyle = rgba(BG, 1);
ctx.fillRect(0, 0, W, H);
}
// 2D 값 노이즈 — 정수 격자 꼭짓점마다 시드 난수 값(−1~1)을 두고 그 사이를 부드러운 곡선으로 잇는다
const NOISE_SEED = 465;
const noisePerm = new Uint8Array(512);
const noiseVal = new Float32Array(256);
{
const nr = makeRng(NOISE_SEED);
for (let i = 0; i < 256; i += 1) {
noisePerm[i] = i;
noiseVal[i] = nr() * 2 - 1;
}
for (let i = 255; i > 0; i -= 1) {
const j = Math.floor(nr() * (i + 1));
const t = noisePerm[i];
noisePerm[i] = noisePerm[j];
noisePerm[j] = t;
}
for (let i = 0; i < 256; i += 1) { noisePerm[i + 256] = noisePerm[i]; }
}
function noiseHash(ix: number, iy: number): number {
return noiseVal[noisePerm[noisePerm[ix & 255] + (iy & 255)]];
}
function noise2(x: number, y: number): number {
const xi = Math.floor(x);
const yi = Math.floor(y);
const fx = x - xi;
const fy = y - yi;
const u = fx * fx * (3 - 2 * fx);
const v = fy * fy * (3 - 2 * fy);
const a = noiseHash(xi, yi);
const b = noiseHash(xi + 1, yi);
const c = noiseHash(xi, yi + 1);
const d = noiseHash(xi + 1, yi + 1);
return lerp(lerp(a, b, u), lerp(c, d, u), v);
}
// 막의 굴절률 — 비눗물 막을 물과 같은 값으로 둔다
const FILM_N = 1.33;
// 세 파장(nm) — 화면의 빨강·초록·파랑 채널을 이 파장 하나씩으로 대신한다
const WAVE_RGB_NM: RGB = [650, 530, 450];
// 표를 만들 두께 범위(nm) — 1nm 눈금마다 세 채널 값을 미리 구해 둔다
const LUT_D_MAX = 1600;
const filmLut = new Float32Array((LUT_D_MAX + 1) * 3);
// 막 앞면과 뒷면에서 튕긴 두 빛이 두께만큼 어긋나 파장마다 남는 몫 — sin²(2π·n·d/λ).
// 앞면에서 튕긴 빛만 위상이 뒤집히므로 두께 0 이면 세 채널이 모두 0(검은 막). 값은 0~1 로 맞춘 비율이지 실제 반사율(몇 %)이 아니다
function reflectRGB(dNm: number): RGB {
const out: RGB = [0, 0, 0];
for (let c = 0; c < 3; c += 1) {
const s = Math.sin(2 * Math.PI * FILM_N * dNm / WAVE_RGB_NM[c]);
out[c] = s * s;
}
return out;
}
for (let d = 0; d <= LUT_D_MAX; d += 1) {
const r = reflectRGB(d);
filmLut[d * 3] = r[0];
filmLut[d * 3 + 1] = r[1];
filmLut[d * 3 + 2] = r[2];
}
// 비스듬히 보면 빛이 막 안에서 꺾여 지나므로 어긋남이 cos(꺾인 각)배로 줄어든다 — cosView 는 시선과 법선 사이 각의 cos
function insideCos(cosView: number): number {
const s2 = (1 - cosView * cosView) / (FILM_N * FILM_N);
return Math.sqrt(1 - s2);
}
// 두께 d(nm) 에서 채널 c 의 몫 — 표를 1nm 사이에서 선형 보간해 읽는다
function filmAt(dNm: number, c: number): number {
const d = clamp(dNm, 0, LUT_D_MAX - 1);
const i = Math.floor(d);
const f = d - i;
return filmLut[i * 3 + c] * (1 - f) + filmLut[(i + 1) * 3 + c] * f;
}
// 캔버스 선·면에 쓸 막 색 — 어두운 무대 위에 세 채널 몫을 밝기로 얹는다
function filmColor(dNm: number, gain: number): RGB {
return [BG[0] + filmAt(dNm, 0) * 235 * gain, BG[1] + filmAt(dNm, 1) * 235 * gain, BG[2] + filmAt(dNm, 2) * 235 * gain];
}
// 화소 하나를 막 색으로 — under 는 방울 뒤 바탕색, nx·ny·z 는 구면 위 법선(z 는 시선 쪽 성분)
function shadeFilm(px: Uint8ClampedArray, o: number, dNm: number, nx: number, ny: number, z: number, under: RGB, alpha: number): void {
const dEff = dNm * insideCos(z);
// 가장자리일수록 시선이 막을 비스듬히 지나 색이 진하다 — 가운데는 뒤 바탕이 비쳐 보이게 낮춘다
const amp = 0.22 + 0.78 * Math.pow(1 - z, 0.6);
// 왼쪽 위에서 오는 빛 하나의 반짝임
const hl = Math.pow(Math.max(0, nx * -0.42 + ny * -0.5 + z * 0.76), 60);
for (let c = 0; c < 3; c += 1) {
const v = under[c] + filmAt(dEff, c) * 235 * amp + hl * 220;
px[o + c] = under[c] + (v - under[c]) * alpha;
}
px[o + 3] = 255;
}
// 화소 계산판 — 작은 캔버스 하나에 ImageData 를 붙여 두고 화소를 직접 채운다
type Pix = { cvs: HTMLCanvasElement; pc: CanvasRenderingContext2D; img: ImageData; px: Uint8ClampedArray; w: number; h: number };
function makePix(w: number, h: number): Pix | null {
const c = document.createElement('canvas');
c.width = w;
c.height = h;
const pc = c.getContext('2d');
if (!pc) { return null; }
const img = pc.createImageData(w, h);
return { cvs: c, pc: pc, img: img, px: img.data, w: w, h: h };
}
// putImageData 는 캔버스 변환(배율)을 무시한다 — 작은 캔버스에 올린 뒤 drawImage 로 장면 좌표에 그린다
function showPix(p: Pix, x: number, y: number): void {
p.pc.putImageData(p.img, 0, 0);
ctx.drawImage(p.cvs, x, y, p.w, p.h);
}
// 01 — 막 두께 하나에서 화소마다 무지갯빛을 계산한다
// 가운데 높이의 기준 막 두께(nm) — 위로 갈수록 얇고 아래로 갈수록 두껍게 기울인다
const FILM_D_NM = 380;
// 위아래 두께 기울기 — 꼭대기는 (1 − 0.32)배, 바닥은 (1 + 0.32)배
const TILT_K = 0.32;
// 노이즈 소용돌이가 두께를 흔드는 폭(배율)
const SWIRL_K = 0.22;
// 소용돌이 무늬가 흘러가는 빠르기(노이즈 칸/초)
const SWIRL_FLOW = 0.21;
// 방울 중심·반지름(장면 px)
const BCX = 318;
const BCY = 150;
const BR = 124;
// 버튼·키 한 번에 옮기는 기준 두께(nm)와 그 범위
const SHIFT_STEP = 40;
const SHIFT_MIN = -300;
const SHIFT_MAX = 600;
const TXT_RUN = '두께에서 색을 계산하는 중';
const TXT_SHIFT = '기준 두께를 옮김';
const TXT_PROBE = '찍은 자리의 두께와 세 파장 값';
const thinBtn = root.querySelector('[data-role="thin"]') as HTMLButtonElement | null;
const thickBtn = root.querySelector('[data-role="thick"]') as HTMLButtonElement | null;
const BOX = BR * 2 + 2;
const PX0 = BCX - BR - 1;
const PY0 = BCY - BR - 1;
const pix = makePix(BOX, BOX);
const under: RGB = [BG[0], BG[1], BG[2]];
let shift = 0;
let filmT = 0;
let probeX = BCX - 34;
let probeY = BCY + 26;
let dragging = false;
let lastText = TXT_RUN;
// nx·ny 는 방울 중심 기준 −1~1, 아래가 +ny. 반환은 그 자리 막 두께(nm)
function thicknessAt(nx: number, ny: number, t: number): number {
const base = Math.max(FILM_D_NM + shift, 0);
const swirl = noise2(nx * 1.7 + t * SWIRL_FLOW, ny * 1.7 - t * SWIRL_FLOW * 0.8 + 9.3);
return Math.max(base * (1 + TILT_K * ny) * (1 + SWIRL_K * swirl), 0);
}
// 방울 안 화소마다 — 두께 → 비스듬한 만큼 줄인 어긋남 → 세 파장 몫 → 색
function paintFilm(): void {
if (!pix) { return; }
const px = pix.px;
for (let j = 0; j < BOX; j += 1) {
const ny = (PY0 + j + 0.5 - BCY) / BR;
for (let i = 0; i < BOX; i += 1) {
const nx = (PX0 + i + 0.5 - BCX) / BR;
const r2 = nx * nx + ny * ny;
const o = (j * BOX + i) * 4;
if (r2 >= 1) { px[o + 3] = 0; continue; }
const z = Math.sqrt(1 - r2);
// 테두리 한 화소는 반쯤 비쳐 계단이 덜 보이게
const edge = clamp((1 - Math.sqrt(r2)) * BR, 0, 1);
shadeFilm(px, o, thicknessAt(nx, ny, filmT), nx, ny, z, under, 1);
px[o + 3] = 255 * edge;
}
}
showPix(pix, PX0, PY0);
}
function setProbe(x: number, y: number): void {
const dx = x - BCX;
const dy = y - BCY;
const r = Math.hypot(dx, dy);
const lim = BR * 0.94;
if (r > lim) {
probeX = BCX + dx / r * lim;
probeY = BCY + dy / r * lim;
} else {
probeX = x;
probeY = y;
}
}
function probeValues(): [number, RGB] {
const nx = (probeX - BCX) / BR;
const ny = (probeY - BCY) / BR;
const z = Math.sqrt(Math.max(1 - nx * nx - ny * ny, 0));
const d = thicknessAt(nx, ny, filmT);
return [d, reflectRGB(d * insideCos(z))];
}
const BAR_RGB: RGB[] = [[255, 140, 160], [140, 230, 170], [140, 180, 255]];
function draw(): void {
clearStage();
// 방울 뒤 그림자 — 무대 바닥에 옅게
ctx.fillStyle = rgba(DEEP, 0.9);
ctx.beginPath();
ctx.ellipse(BCX, BCY + BR + 10, BR * 0.62, 7, 0, 0, Math.PI * 2);
ctx.fill();
paintFilm();
ctx.strokeStyle = rgba(PAPER, 0.22);
ctx.lineWidth = 1;
ctx.beginPath();
ctx.arc(BCX, BCY, BR, 0, Math.PI * 2);
ctx.stroke();
const pv = probeValues();
ctx.strokeStyle = rgba(PAPER, 0.95);
ctx.lineWidth = 2;
ctx.beginPath();
ctx.arc(probeX, probeY, 7, 0, Math.PI * 2);
ctx.stroke();
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(probeX - 12, probeY);
ctx.lineTo(probeX - 9, probeY);
ctx.moveTo(probeX + 9, probeY);
ctx.lineTo(probeX + 12, probeY);
ctx.stroke();
panelRow(0, '막 두께', String(Math.round(pv[0])) + ' nm');
panelRow(1, '빨강 · 초록 · 파랑', pv[1][0].toFixed(2) + ' · ' + pv[1][1].toFixed(2) + ' · ' + pv[1][2].toFixed(2));
panelRow(2, '기준 두께', String(Math.max(FILM_D_NM + shift, 0)) + ' nm');
for (let c = 0; c < 3; c += 1) {
ctx.fillStyle = rgba(INK, 1);
ctx.fillRect(16, 222 + c * 8, 132, 5);
ctx.fillStyle = rgba(BAR_RGB[c], 1);
ctx.fillRect(16, 222 + c * 8, 132 * pv[1][c], 5);
}
}
function step(): void {
filmT += FIXED_DT / 1000;
}
function settle(): void {
say(lastText);
}
function demoTick(t: number): void {
const a = t / 1000;
// 찍는 자리를 방울 안에서 쉬지 않고 옮기고, 기준 두께를 0 → −90nm 로 천천히 오르내린다
setProbe(BCX + Math.cos(a * 1.3) * BR * 0.55, BCY + Math.sin(a * 2.1) * BR * 0.5);
shift = Math.round(-45 * (1 - Math.cos(a * 2.6)));
}
function after(text: string): void {
lastText = text;
say(text);
draw();
}
function nudge(dir: number): void {
shift = clamp(shift + dir * SHIFT_STEP, SHIFT_MIN, SHIFT_MAX);
after(TXT_SHIFT);
}
cv.addEventListener('pointerdown', function (ev: PointerEvent): void {
wake();
dragging = true;
cv.setPointerCapture(ev.pointerId);
const p = toScene(ev);
setProbe(p[0], p[1]);
after(TXT_PROBE);
});
cv.addEventListener('pointermove', function (ev: PointerEvent): void {
if (!dragging) { return; }
const p = toScene(ev);
setProbe(p[0], p[1]);
after(TXT_PROBE);
});
function endDrag(): void { dragging = false; }
cv.addEventListener('pointerup', endDrag);
cv.addEventListener('pointercancel', endDrag);
cv.addEventListener('keydown', function (ev: KeyboardEvent): void {
const k = ev.key;
if (k === 'ArrowLeft' || k === 'ArrowRight' || k === 'ArrowUp' || k === 'ArrowDown') {
ev.preventDefault();
wake();
const dx = k === 'ArrowLeft' ? -8 : (k === 'ArrowRight' ? 8 : 0);
const dy = k === 'ArrowUp' ? -8 : (k === 'ArrowDown' ? 8 : 0);
setProbe(probeX + dx, probeY + dy);
after(TXT_PROBE);
} else if (k === '-' || k === 'PageDown') {
ev.preventDefault();
wake();
nudge(-1);
} else if (k === '+' || k === '=' || k === 'PageUp') {
ev.preventDefault();
wake();
nudge(1);
} else if (k === 'Home') {
ev.preventDefault();
wake();
shift = 0;
setProbe(BCX - 34, BCY + 26);
after(TXT_RUN);
}
});
if (thinBtn) { thinBtn.addEventListener('click', function (): void { wake(); nudge(-1); }); }
if (thickBtn) { thickBtn.addEventListener('click', function (): void { wake(); nudge(1); }); }
say(TXT_RUN);
let rafId = 0;
let lastTs = -1;
let acc = 0;
let clock = 0;
let looping = false;
function frame(ts: number): void {
if (!looping) { return; }
if (lastTs < 0) { lastTs = ts; }
// 탭이 숨었다 돌아와도 한 번에 100ms 까지만 따라잡는다 — 순간이동 대신 이어서 움직인다
acc += Math.min(ts - lastTs, 100);
lastTs = ts;
let n = 0;
while (acc >= FIXED_DT && n < 6) {
clock += FIXED_DT;
if (demo) { demoTick(clock); }
step();
acc -= FIXED_DT;
n += 1;
}
draw();
rafId = window.requestAnimationFrame(frame);
}
function startLoop(): void {
if (looping) { return; }
looping = true;
lastTs = -1;
acc = 0;
rafId = window.requestAnimationFrame(frame);
}
function stopLoop(): void {
looping = false;
window.cancelAnimationFrame(rafId);
}
// 움직임 줄이기 설정을 페이지를 연 채로 바꿔도 바로 따른다 — 켜면 루프를 멈추고 끝난 장면 한 장, 끄면 다시 돈다
function applyMotion(): void {
still = reduceQuery.matches;
if (still) {
stopLoop();
settle();
draw();
} else {
startLoop();
}
}
reduceQuery.addEventListener('change', applyMotion);
applyMotion();
return function (): void {
stopLoop();
reduceQuery.removeEventListener('change', applyMotion);
window.removeEventListener('resize', onResize);
};
}, []);
return (
<div className={cx("hs") + " is-demo"} ref={rootRef}>
<canvas className={cx("hs__canvas")} data-role="canvas" width={480} height={300} tabIndex={0} aria-label="화소마다 막 두께에서 빨강·초록·파랑 세 파장의 남는 몫을 계산해 칠하는 비눗방울. 누르거나 끌면 그 자리의 두께와 세 값을 읽는다"></canvas>
<p className={cx("hs__status")} data-role="status" aria-live="off">두께에서 색을 계산하는 중</p>
<div className={cx("hs__tools")}>
<button className={cx("hs__btn")} data-role="thin" type="button">얇게</button>
<button className={cx("hs__btn")} data-role="thick" type="button">두껍게</button>
</div>
</div>
);
}01 膜の厚さひとつから虹色を計算して塗るシャボン玉 — 計測 累積面積 27.32% · 動いたフレーム 23/23GODRICH オリジナル · SCSS と React は zip に同梱 · シャボン玉 アニメーション 9種 — 膜の虹色と割れる瞬間
このデモが属する記事
シャボン玉 アニメーション 9種 — 膜の虹色と割れる瞬間シャボン玉の虹色は塗った色ではなく、膜の厚さが生む光のずれです — 01番は厚さから色を計算し、04番は突いた所から縁がめくれて割れ、06番はくっついた二つの玉の間に曲がった膜ができます。ここに集めたシャボン玉 アニメーション9場面は、画像 この記事のデモをすべて見る
