three.js 01-03 之添加光源

时间：2021-09-14 04:22:51

在上一篇中，我们已经在场景 scene 中添加了好几个图形，并对 ThreeJS 有了最基本的直观的认识。到此为止，相信你已经可以很容易的举一反三，创建许许多多其他的图形并添加到场景中去了。但是，前面的场景看起来还不够完美，譬如没有光照及阴影效果——本篇我们就简单来介绍一下，在 ThreeJS 中如何为我们的场景添加光源并产生阴影效果。

其实，在 ThreeJS 里添加新的材质和灯光非常简单，套路跟前面介绍的添加几何图形的做法基本一致。

首先，我们仍然以上一篇介绍的示例为范本，拷贝一份并重新命名为你自己喜欢的名字，如 chapter01-03-materials-light.html，然后在最后一个添加球体代码的后面接着添加如下代码：

// 加入一个光源
// 注：基础材质 MeshBasicMaterial 不会对光源产生反应，因此要改用 MeshLambertMaterial 或 MeshPhongMaterial 材质才有效果
var spotLight = new THREE.SpotLight( 0xFFFFFF);
spotLight.position.set(-40, 60, -10);
spotLight.castShadow = true; // 光源投射阴影
spotLight.shadow.mapSize.width = 1024; // 必须是 2的幂，默认值为 512
spotLight.shadow.mapSize.height = 1024; // 必须是 2的幂，默认值为 512
scene.add(spotLight);
我们通过 SpotLight() 方法创建一个光源，并从 (-40, 60, -10) 位置处照射我们的场景。如果此时通过浏览器观察我们的场景，那么结果跟之前没什么区别，原因在于不同的材质对光源的反应并不相同，前面我们用的基础材质 MeshBasicMaterial 不会对场景中的光源产生反应。因此，我们必须改变前面 plane、cube 和 sphere 的材质，如下所示： 

var planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(60, 20, 1, 1);
var planeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial( {color: 0xFFFFFF} );
...
var cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(4, 4, 4);
var cubeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial( {color: 0xFF0000} );
...
var sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(4, 20, 20);
var sphereMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial( {color: 0x7777FF} );
...
这段代码片段中，我们把之前用的基础材质 MeshBasicMaterial 改成了 MeshLambertMaterial 材质。在 ThreeJS 中有两种材质可以对光源产生反应，分别是 MeshLambertMaterial 和 MeshPhongMaterial。此时，我们再次通过浏览器观察我们的场景，虽然效果看起来比之前好多了，但仍然不是我们想要的效果。

由于渲染阴影要花费大量的计算机资源，因此默认情况下 ThreeJS 并不生成阴影。但是，想要生成阴影还是蛮简单的，我们修改几处代码即可：

render.shadowMap.enabled = true; // 首先，要告诉 render 渲染器，我们需要阴影

...

plane.receiveShadow = true; // 第二，我们要明确指出让地面 plane 接受阴影

...

// 第三，我们要明确指出哪些物体投射阴影，本示例为 cube 和 sphere

cube.castShadow = true;

sphere.castShadow = true;

...

// 最后，我们要指明哪个光源可以产生阴影，本示例为 spotLight

spotLight.castShadow = true;

到此为止，我们已经为我们的场景添加了光源，并实现了阴影效果。完整的代码如下所示：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>示例 01.03 - 添加光源</title>
	<script src="../build/three.js"></script>
	<script src="../build/js/controls/OrbitControls.js"></script>
	<script src="../jquery/jquery-3.2.1.min.js"></script>
    <style>
        body {
            /* 设置 margin 为 0，并且 overflow 为 hidden，来完成页面样式 */
            margin: 0;
            overflow: hidden;
        }
    </style>
</head>
<body>

<!-- 用于 WebGL 输出的 Div -->
<div id="WebGL-output"></div>

<!-- 运行 Three.js 示例的 Javascript 代码 -->
<script type="text/javascript">

	var scene;
	var camera;
	var render;
	var controls;

    // 当所有元素加载完毕后，就执行我们 Three.js 相关的东西
    $(function() {
		scene = new THREE.Scene();
		camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000); // 2147483647
		camera.position.set(-30, 40, 30);
		camera.lookAt(scene.position);
		render = new THREE.WebGLRenderer( {antialias: true} ); // antialias 抗锯齿
		render.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
		render.setClearColor(0xEEEEEE);
		render.shadowMap.enabled = true; // 允许阴影投射
		controls = new THREE.OrbitControls(camera, render.domElement);
		
		scene.add(new THREE.AxisHelper(20));// 加入坐标轴
		
		// 加入一个平面
		var planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(60, 20, 1, 1);
		var planeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial( {color: 0xFFFFFF} );
		var plane = new THREE.Mesh(planeGeometry, planeMaterial);
		plane.rotation.x = -0.5 * Math.PI; // 沿着 X轴旋转-90°
		plane.position.x = 15; // 沿着 x轴右移 15个单位
		plane.position.y = 0; // y轴为 0
		plane.position.z = 0; // z轴为 0
		plane.receiveShadow = true; // 几何平面接收阴影
		scene.add(plane);
		
		// 加入一个立方体
		var cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(4, 4, 4);
		var cubeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial( {color: 0xFF0000} );
		var cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial);
		cube.position.x = -4;
		cube.position.y = 3;
		cube.position.z = 0;
		cube.castShadow = true; // 立方体投射阴影
		scene.add(cube);
		
		// 加入一个球体
		var sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(4, 20, 20);
		var sphereMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial( {color: 0x7777FF} );
		var sphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);
		sphere.position.x = 20;
		sphere.position.y = 4;
		sphere.position.z = 2;
		sphere.castShadow = true; // 球体投射阴影
		scene.add(sphere);
		
		// 加入一个光源
		// 注：基础材质 MeshBasicMaterial 不会对光源产生反应，因此要改用 MeshLambertMaterial 或 MeshPhongMaterial 材质才有效果
		var spotLight = new THREE.SpotLight( 0xFFFFFF);
		spotLight.position.set(-40, 60, -10);
		spotLight.castShadow = true; // 光源产生阴影
		spotLight.shadow.mapSize.width = 1024; // 必须是 2的幂，默认值为 512
		spotLight.shadow.mapSize.height = 1024; // 必须是 2的幂，默认值为 512
		scene.add(spotLight);
		
		$('#WebGL-output')[0].appendChild(render.domElement);
		renderScene();
    });
	
	/** 渲染场景 */
	function renderScene() {
		requestAnimationFrame(renderScene);
		render.render(scene, camera);
	}

</script>
</body>
</html>

未完待续···

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