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three.js中物体的灯光与阴影设置

2023-07-26 16:03:10 作者：jieyucx

本文主要介绍了three.js中物体的灯光与阴影设置，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

一、.设置物体阴影的核心步骤

1. 以平面上有一个球体为例，设置球体的阴影投射到平面上

核心步骤如下：

要让球体的阴影照射到平面上，需要使用阴影映射技术。具体步骤如下：

在渲染器中启用阴影：

renderer.shadowMap.enabled &#61; true;

创建一个平面和一个球体：

// 创建平面
var planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(5, 5);
var planeMaterial = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0x888888 });
var plane = new THREE.Mesh(planeGeometry, planeMaterial);
plane.rotation.x = -Math.PI / 2; // 将平面旋转至水平方向
plane.receiveShadow = true; // 接收阴影
scene.add(plane);
// 创建球体
var sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(1, 32, 32);
var sphereMaterial = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0xff0000 });
var sphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);
sphere.position.y = 1; // 将球体放置在平面上方
sphere.castShadow = true; // 投射阴影
scene.add(sphere);

创建一个聚光灯：

var light = new THREE.SpotLight(0xffffff, 1, 100, Math.PI / 4);
light.position.set(0, 5, 0);
light.target.position.set(0, 0, 0);
light.castShadow = true; // 投射阴影
light.shadow.bias = -0.002; // 减少阴影失真
light.shadow.mapSize.width = 1024;
light.shadow.mapSize.height = 1024;
scene.add(light);

设置球体和聚光灯的关系：

sphere.add(light); // 球体作为聚光灯的子元素

现在打开浏览器预览，就可以看到球体的阴影照射到了平面上。如果想让阴影更加自然，可以调整阴影相关的参数，例如增大阴影贴图的分辨率、调整聚光灯的角度、调整阴影偏差等。

2. 设置正方体和球体的灯光与阴影：

效果如图：

核心步骤和案例一一样，就不在赘述，这里给出完整代码，如下：

import * as THREE from "three";
// 导入轨道控制器
import { OrbitControls } from "three/examples/jsm/controls/OrbitControls";
// 目标：灯光与阴影
// 灯光阴影
// 1、材质要满足能够对光照有反应
// 2、设置渲染器开启阴影的计算 renderer.shadowMap.enabled = true;
// 3、设置光照投射阴影 directionalLight.castShadow = true;
// 4、设置物体投射阴影 sphere.castShadow = true;
// 5、设置物体接收阴影 plane.receiveShadow = true;
// 1、创建场景
const scene = new THREE.Scene();
// 2、创建相机
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(
  75,
  window.innerWidth / window.innerHeight,
  0.1,
  1000
);
// 设置相机位置
camera.position.set(0, 0, 10);
scene.add(camera);
// 创建球体
const sphereGeometry = new THREE.SphereBufferGeometry(1, 20, 20); // 参数：半径、水平分段数、垂直分段数
const material = new THREE.MeshStandardMaterial(); // 创建标准材质
const sphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, material); // 根据几何体和材质创建球体
sphere.position.set(1, 0, 0); // 设置球体位置
// 设置球体颜色
sphere.material.color = new THREE.Color(0x00ff00);
// 投射阴影
sphere.castShadow = true;
scene.add(sphere);
// 创建立方体
const cubeGeometry = new THREE.BoxBufferGeometry(1, 1, 1); // 参数：长、宽、高
// 创建标准材质
const materialcube = new THREE.MeshStandardMaterial();
const cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, materialcube); // 根据几何体和材质创建立方体
cube.position.set(-1, 0, 2); // 设置立方体位置
// 设置立方体颜色
cube.material.color = new THREE.Color(0xff0000);
// 投射阴影
cube.castShadow = true;
scene.add(cube);
// // 创建平面
const planeGeometry = new THREE.PlaneBufferGeometry(10, 10); // 参数：宽度、高度
// 创建标准材质
const materialplane = new THREE.MeshStandardMaterial();
const plane = new THREE.Mesh(planeGeometry, materialplane); // 根据几何体和材质创建平面
plane.position.set(0, -1, 0); // 设置平面位置
plane.rotation.x = -Math.PI / 2; // 设置平面旋转
// 接收阴影
plane.receiveShadow = true;
scene.add(plane);
// 灯光
// 环境光
const light = new THREE.AmbientLight(0xffffff, 0.5); // soft white light
scene.add(light);
//直线光源
const directionalLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 0.5); // 参数：光源颜色、光源强度
directionalLight.position.set(10, 10, 10); // 设置光源位置
directionalLight.castShadow = true; // 设置光照投射阴影
scene.add(directionalLight);
// 初始化渲染器
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
// 设置渲染的尺寸大小
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
// 开启场景中的阴影贴图
renderer.shadowMap.enabled = true;
// 将webgl渲染的canvas内容添加到body
document.body.appendChild(renderer.domElement);
// 创建轨道控制器
const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);
// 设置控制器阻尼，让控制器更有真实效果,必须在动画循环里调用.update()。
controls.enableDamping = true;
function render() {
  controls.update();
  renderer.render(scene, camera);
  //   渲染下一帧的时候就会调用render函数
  requestAnimationFrame(render);
}
render();
// 监听画面变化，更新渲染画面
window.addEventListener("resize", () => {
  //   console.log("画面变化了");
  // 更新摄像头
  camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
  //   更新摄像机的投影矩阵
  camera.updateProjectionMatrix();
  //   更新渲染器
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
  //   设置渲染器的像素比
  renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);
});

二、直行光源DirectionalLightShadow的阴影属性和相机原理介绍

在three.js中，使用new THREE.DirectionalLight可以创建一个方向光源。这个光源可以通过设置阴影属性来让场景中的对象产生阴影。设置阴影属性需要使用DirectionalLight类的shadow属性，它是一个DirectionalLightShadow对象，可以设置以下属性：

mapSize：阴影贴图的大小。可以使用THREE.Vector2或者数字类型的参数来设置。
bias：偏移量，用于保持阴影的正确性。可以使用数字类型的参数来设置。
camera：阴影相机。使用DirectionalLightShadow.camera属性可以获取到DirectionalLightShadow对应的Camera对象，从而可以对相机进行设置。

相机原理：在three.js中，相机是场景中的虚拟相机，用于模拟真实世界中的相机。相机的工作原理类似于真实世界中的相机，它可以控制场景的可见区域、切换视角、实现景深等效果。在场景中添加相机之后，可以通过设置相机的各个属性来控制相机的位置、旋转、缩放等，从而实现不同的视角和效果。

相机相关属性设置：在three.js中，可以通过设置相机的各个属性来控制相机的行为和效果。以下是一些常用的相机属性：

position：相机的位置。
near：相机的近裁剪面距离。
far：相机的远裁剪面距离。
fov：相机的视角。

举例说明：下面是一个用于产生阴影的DirectionalLight对象的创建和设置阴影属性的代码示例：

核心代码

const directionalLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 1);
directionalLight.position.set(20, 30, -5);
directionalLight.castShadow = true;
directionalLight.shadow.mapSize.width = 1024; // 设置阴影贴图的宽度
directionalLight.shadow.mapSize.height = 1024; // 设置阴影贴图的高度
directionalLight.shadow.bias = -0.01; // 设置阴影的偏移量
directionalLight.shadow.camera.near = 1; // 设置阴影相机的近裁剪面距离
directionalLight.shadow.camera.far = 100; // 设置阴影相机的远裁剪面距离
directionalLight.shadow.camera.fov = 45; // 设置阴影相机的视角

完整示例效果如上图所示，完整示例代码如下：

import * as THREE from "three";
// 导入轨道控制器
import { OrbitControls } from "three/examples/jsm/controls/OrbitControls";
// 导入dat.gui
import * as dat from "dat.gui";
const gui = new dat.GUI();
// 1、创建场景
const scene = new THREE.Scene();
// 2、创建相机
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(
  75,
  window.innerWidth / window.innerHeight,
  0.1,
  1000
);
// 设置相机位置
camera.position.set(0, 0, 10);
scene.add(camera);
const sphereGeometry = new THREE.SphereBufferGeometry(1, 20, 20);
const material = new THREE.MeshStandardMaterial();
const sphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, material);
// 投射阴影
sphere.castShadow = true;
scene.add(sphere);
// // 创建平面
const planeGeometry = new THREE.PlaneBufferGeometry(10, 10);
const plane = new THREE.Mesh(planeGeometry, material);
plane.position.set(0, -1, 0);
plane.rotation.x = -Math.PI / 2;
// 接收阴影
plane.receiveShadow = true;
scene.add(plane);
// 灯光
// 环境光
const light = new THREE.AmbientLight(0xffffff, 0.5); // soft white light
scene.add(light);
//直线光源
const directionalLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 0.5);
directionalLight.position.set(5, 5, 5);
directionalLight.castShadow = true;
// 设置阴影贴图模糊度
directionalLight.shadow.radius = 20;
// 设置阴影贴图的分辨率
directionalLight.shadow.mapSize.set(4096, 4096);
// 设置平行光投射相机的属性
directionalLight.shadow.camera.near = 0.5;
directionalLight.shadow.camera.far = 500;
directionalLight.shadow.camera.top = 5;
directionalLight.shadow.camera.bottom = -5;
directionalLight.shadow.camera.left = -5;
directionalLight.shadow.camera.right = 5;
scene.add(directionalLight);
gui
  .add(directionalLight.shadow.camera, "near")
  .min(0)
  .max(10)
  .step(0.1)
  .onChange(() => {
    directionalLight.shadow.camera.updateProjectionMatrix();
  });
// 初始化渲染器
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
// 设置渲染的尺寸大小
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
// 开启场景中的阴影贴图
renderer.shadowMap.enabled = true;
// 将webgl渲染的canvas内容添加到body
document.body.appendChild(renderer.domElement);
// 创建轨道控制器
const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);
// 设置控制器阻尼，让控制器更有真实效果,必须在动画循环里调用.update()。
controls.enableDamping = true;
// 添加坐标轴辅助器
const axesHelper = new THREE.AxesHelper(5);
scene.add(axesHelper);
// 设置时钟
const clock = new THREE.Clock();
function render() {
  controls.update();
  renderer.render(scene, camera);
  //   渲染下一帧的时候就会调用render函数
  requestAnimationFrame(render);
}
render();
// 监听画面变化，更新渲染画面
window.addEventListener("resize", () => {
  //   console.log("画面变化了");
  // 更新摄像头
  camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
  //   更新摄像机的投影矩阵
  camera.updateProjectionMatrix();
  //   更新渲染器
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
  //   设置渲染器的像素比
  renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);
});

到此这篇关于three.js中物体的灯光与阴影设置的文章就介绍到这了,更多相关three.js 物体灯光与阴影内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

three.js中物体的灯光与阴影设置

一、.设置物体阴影的核心步骤

1. 以平面上有一个球体为例，设置球体的阴影投射到平面上

2. 设置正方体和球体的灯光与阴影：

二、直行光源DirectionalLightShadow的阴影属性和相机原理介绍

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