Three.js——创建场景、渲染三维对象、添加灯光、添加阴影、添加雾化-编程知识

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内容	参考链接
WebGL专栏	WebGL 入门

文章目录

- 前言
- 一、创建场景
- 二、渲染三维对象
- 三、旋转动画
- 四、添加灯光
- 五、添加阴影
- 六、添加雾化
- 总结

前言

大家好，这里是前端杂货铺。

原 three.js 专栏

本专栏将以更清晰专业的方式记录并讲解 three.js 相关的基础知识。

在学习的过程中，如若需要深入了解或扩展某些知识，可以自行查阅 => three.js官方文档

一、创建场景

在渲染三维对象之前我们需要以下几个对象：场景（scene）、相机（camera）和渲染器（renderer），这样我们就能透过摄像机渲染出场景。

场景用于存放我们需要的物体（比如桌子放在房间里，那么此时房间就是场景，桌子就是物体）。

相机用于拍摄我们场景中的物体，它包括 PerspectiveCamera（透视摄像机：用来模拟人眼所看到的景象，近大远小）和 OrthographicCamera（正交摄像机：渲染的图片中物体的大小都保持不变）。

渲染器 用于把场景和场景里面的物体渲染到我们的屏幕上。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>Document</title><script src="../lib/three/three.js"></script><style>* {margin: 0;padding: 0;}</style>
</head><body><script>// 创建场景const scene = new THREE.Scene();// 创建相机 参数：视野角度、长宽比、近截面、远截面const camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 1000);// 设置相机位置camera.position.set(0, 0, 20);// 创建渲染器const renderer = new THREE.WebGLRenderer();// 设置渲染器尺寸renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);// 将渲染器的 canvas 添加到 body 中document.body.appendChild(renderer.domElement);</script>
</body></html>

此时的 renderer 是一个庞大的对象，renderer.domElement 其实就是一个 canvas，它此刻代表着我们屏幕上的黑色场景。

在这里插入图片描述

二、渲染三维对象

我们可以在场景中渲染的三维对象有很多种，比如：立方体、球体、椎体、圆柱体…

接下来，我们在刚刚创建好的场景中添加一个立方体。其实也很简单，我们只需要创建 立方缓冲几何体 实例，然后定义一个材质，最后通过 mesh 网格 构建出来几何体添加到场景中即可。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>Document</title><script src="../lib/three/three.js"></script><style>* {margin: 0;padding: 0;}</style>
</head><body><script>// 创建场景const scene = new THREE.Scene();// 创建相机 视野角度、长宽比、近截面、远截面const camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 1000);// 设置相机位置camera.position.set(0, 0, 20);// 创建渲染器const renderer = new THREE.WebGLRenderer();// 设置渲染器尺寸renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);// 将渲染器的 canvas 添加到 body 中document.body.appendChild(renderer.domElement);// 添加立方体const cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(2, 2, 2);// 创建立方体材质const cubeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xff0000, // 立方体颜色wireframe: true //  是否将几何体渲染为线框});// 基于以三角形为 polygon mesh（多边形网格）的物体的类 => 此时就是立方体const cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial);// 添加到场景scene.add(cube);// 渲染renderer.render(scene, camera);</script>
</body></html>

在这里插入图片描述

若把 wireframe 置为 false，则渲染出的为几何体

在这里插入图片描述

三、旋转动画

接下来，我们来让刚刚被渲染出来的三维对象旋转起来，看一下它的总体形态。

在此，我们使用 window.requestAnimationFrame()，它会告诉浏览器——你希望执行一个动画，并且要求浏览器在下次重绘之前调用指定的回调函数更新动画。该方法需要传入一个回调函数作为参数，该回调函数会在浏览器下一次重绘之前执行。

requestAnimatingFrame 相较于 setTimeout 的优点：为了提高性能和电池寿命，在大多数浏览器里，当 requestAnimationFrame() 运行在后台标签页或者隐藏的 <iframe> 里时，requestAnimationFrame() 会被暂停调用以提升性能和电池寿命。（总而言之，requestAnimatingFrame 有更高的效率！）

requestAnimationFrame 通常每秒执行 60 次，相当于每 0.01667s 执行一次，即 60帧。

下面代码中的 rotation 用于控制立方体的绕轴旋转，通过 requestAnimationFrame 设置每单位时间立方体绕 x 轴旋转 0.01，绕 y 轴也旋转 0.01。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>Document</title><script src="../lib/three/three.js"></script><style>* {margin: 0;padding: 0;}</style>
</head><body><script>// 创建场景const scene = new THREE.Scene();// 创建相机 视野角度、长宽比、近截面、远截面const camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 1000);// 设置相机位置camera.position.set(0, 0, 20);// 创建渲染器const renderer = new THREE.WebGLRenderer();// 设置渲染器尺寸renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);console.log(renderer);// 将渲染器的 canvas 添加到 body 中document.body.appendChild(renderer.domElement);// 添加立方体const cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(2, 2, 2);// 创建立方体材质const cubeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xff0000,wireframe: true});const cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial);// 添加到场景scene.add(cube);const animation = () => {cube.rotation.x += 0.01;cube.rotation.y += 0.01;// 渲染renderer.render(scene, camera);requestAnimationFrame(animation);}animation();</script>
</body></html>

立方体旋转动画

四、添加灯光

接下来，我们在场景中添加一个聚光灯光照 SpotLight（光线从一个点沿一个方向射出，随着光线照射的变远，光线圆锥体的尺寸也逐渐增大）。从而模拟出有光照打在物体上的立体效果。

也很简单，我们只需要创建聚光灯实例，给它传递一个白色，设置合适的位置添加到场景中即可。

需要注意的是：添加灯光时的材质需要改为 MeshLambertMaterial，因为 MeshBasicMaterial 不支持添加材质。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>Document</title><script src="../lib/three/three.js"></script><style>* {margin: 0;padding: 0;}</style>
</head><body><script>// 创建场景const scene = new THREE.Scene();// 创建相机 视野角度FOV、长宽比、近截面、远截面const camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 1000);// 设置相机位置camera.position.set(0, 0, 20);// 创建渲染器const renderer = new THREE.WebGLRenderer();// 设置渲染器尺寸renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);document.body.appendChild(renderer.domElement);// 添加立方体const cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(2, 2, 2);// 创建立方体材质const cubeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0xff0000,wireframe: false});const cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial);// 添加到场景scene.add(cube);// 添加灯光const spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);spotLight.position.set(-10, 10, 10);scene.add(spotLight);const animation = () => {cube.rotation.x += 0.01;cube.rotation.y += 0.01;// 渲染renderer.render(scene, camera);requestAnimationFrame(animation);}animation();</script>
</body></html>

添加灯光

五、添加阴影

接下来，我们创建一个平面，模拟出实体旋转时映射到平面上的阴影效果。

平面的创建和实体差不多，都是先创建实例和材质，之后通过 mesh 创建出平面，最后调整到合适的位置添加到场景中即可。

此场景中，我们还创建了个球体，总体创建方式都一样。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>Document</title><script src="../lib/three/three.js"></script><style>* {margin: 0;padding: 0;}</style>
</head><body><script>// 创建场景const scene = new THREE.Scene();// 创建相机 视野角度FOV、长宽比、近截面、远截面const camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 1000);// 设置相机位置camera.position.set(0, 0, 20);// 创建渲染器const renderer = new THREE.WebGLRenderer();// 设置渲染器尺寸renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);document.body.appendChild(renderer.domElement);// 添加立方体const cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(2, 2, 2);// 创建立方体材质const cubeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0xff0000,wireframe: false});const cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial);// 添加到场景scene.add(cube);// 添加球体const sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(1, 10, 10);// 创建球体材质const sphereMatrial = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x00ff00,wireframe: true})const sphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, sphereMatrial);sphere.position.x = 3;sphere.position.y = 1;// 添加到场景scene.add(sphere);// 添加平面，用来接收阴影const planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(20, 30);const planeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x999999});const plane = new THREE.Mesh(planeGeometry, planeMaterial);plane.rotateZ(20);plane.position.z = -10;plane.position.x = 3;scene.add(plane);// 添加灯光const spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);spotLight.position.set(-10, 10, 90);scene.add(spotLight);// 产生阴影cube.castShadow = true;sphere.castShadow = true;// 接收阴影plane.receiveShadow = true;sphere.receiveShadow = true;// 设置灯光开启阴影spotLight.castShadow = true;renderer.shadowMapEnabled = true;const animation = () => {cube.rotation.x += 0.01;cube.rotation.y += 0.01;sphere.rotation.x += 0.01;sphere.rotation.y += 0.01;// 渲染renderer.render(scene, camera);requestAnimationFrame(animation);}animation();</script>
</body></html>

添加物体阴影

六、添加雾化

添加雾化很简单，我们只需要在场景中添加一个 线性雾 实例即可。

// 雾化
scene.fog = new THREE.Fog(0xffffff, 1, 50);

添加雾化

总结

本篇文章我们熟悉了如何创建场景、怎么渲染出三维对象、如何进行灯光、阴影、雾化的添加等。知识点的总体难度较低，这也是 three.js 的强大之处，它暴露出了很多 API 供我们使用，极大的方便了我们对于实体的创建及操作。

更多内容扩展请大家自行查阅 => three.js官方文档，真心推荐读一读！！

好啦，本篇文章到这里就要和大家说再见啦，祝你这篇文章阅读愉快，你下篇文章的阅读愉快留着我下篇文章再祝！

参考资料：

Three.js 官方文档
WebGL+Three.js 入门与实战【作者：慕课网_yancy】

在这里插入图片描述