Three.js 这样写就有阴影效果啦

本文简介

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渲染阴影效果需要消耗一定的资源,所以 Three.js 默认是关闭阴影效果的。

想要在 Three.js 中实现阴影效果,只需记住接下来要讲的几个点即可。


本文要实现的效果

file


本文适合 Three.js 入门级的工友阅读~

如果你还不了解 Three.js ,可以先看看 《Three.js 起飞》

本文使用 Three 的版本是 137



基础概念

在学习 Three.js 时,很多知识点其实记住几个重要的步骤就能实现相应的效果。

比如在 《Three.js 起飞》 中提到的,只要有 场景、摄像机、渲染器、物体 就能在页面中展示一些东西出来了。


要实现阴影效果同样需要几个重要的概念。

我们首先研究一下日常生活中是如何产生阴影效果的。

  1. 需要有光。
  2. 需要一个物体,比如苹果、狗等。
  3. 需要一个接受投影的元素,比如地面、桌面等。


Three.js 中要产生阴影效果其实和现实世界的原理差不多。

但考虑到性能原因,Three.js 默认关闭了阴影效果,需要手动开启阴影效果:

  1. 渲染器开启阴影效果。
  2. 有一个能产生阴影的光源,并开启阴影效果。
  3. 有一个接受阴影投射的元素(比如地面),并设置 接受阴影的属性true
  4. 有一个能产生阴影效果的物体,并开启阴影效果。


动手实现

动手之前先观察一下最终效果

file

上图有一个立方体、地面、光源。

还有基础元素:场景、摄像机、渲染器。

我把用到的元素整理成一个表格:

元素 描述 相关代码
场景 容器,光源、立方体、地面等元素都要添加到场景中。 let scene = new Scene()
摄像机 场景中的相机,代替人眼去观察的工具。 let camera = new PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000)
渲染器 渲染工具,本文主要讲的是开启阴影渲染功能。 需要开启阴影渲染功能
renderer.shadowMap.enabled = true
地面 地面,接收阴影的元素。 PlaneGeometry 生成一个平面,并设置该平面的 receiveShadow 属性为 true 就能接受别的物体投射过来的阴影。
立方体 本例的物体元素。 BoxGeometry 创建一个立方体,并设置该立方体的 castShadow 属性为 true ,就能产生投影效果。
光源 要使用 可产生阴影效果 的光源,比如本例的 SpotLight 聚光灯。
AmbientLight 环境光PointLight 点光源 是不能产生阴影效果的。
使用 SpotLight 创建光源,并设置该光源的 castShadowtrue 开启阴影效果。


第1步:搭建基础场景

Three 中搭建基础场景需要3要素:场景 Scene、摄像机 PerspectiveCamera、渲染器 WebGLRenderer

file
<script type="module">
  import {
    Scene, // 场景
    PerspectiveCamera, // 摄像机
    WebGLRenderer, // 渲染器
    Color, // 颜色(不是本例重点)
    PlaneGeometry, // 平面几何(创建地面时会用到)
    BoxGeometry, // 立方几何体(创建立方体时会用到)
    MeshLambertMaterial, // 非光泽表面的材质(可接受光照产生阴影效果)
    Mesh, // 网格,合成物体元素时会用到
    SpotLight // 聚光灯
  } from '../js/Three/src/Three.js'

  // 场景
  let scene = new Scene()

  // 摄像机
  let camera = new PerspectiveCamera(
    45,
    window.innerWidth / window.innerHeight,
    0.1,
    1000
  )

  // 设置摄像机位置
  camera.position.set(-30, 60, 60)
  // 锁定摄像机镜头方向
  camera.lookAt(scene.position)

  // 渲染器
  let renderer = new WebGLRenderer()
  renderer.setClearColor(new Color(0xEEEEEE)) // 设置渲染器颜色
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight) // 渲染器尺寸

  // 将渲染器添加到页面
  document.body.appendChild(renderer.domElement)

  // 渲染
  renderer.render(scene, camera)

</script>

我把场景的背景色设置成灰色 renderer.setClearColor(new Color(0xEEEEEE))

此时页面上是一片空白,还没元素可以展示。


第2步:创建光源

因为本例 没有使用 基础材质(MeshBasicMaterial) ,渲染出来的物体没有光源是不会显示的,所以我先把光源添加到场景中,之后添加地面和立方体时就比较方便观察了。

要实现阴影效果,我选择了 SpotLight 聚光灯。

// 省略部分代码

// 光源
let spotLight = new SpotLight(0xFFFFFF)
spotLight.position.set(-40, 50, 30)

scene.add(spotLight) // 将聚光灯添加到场景中

虽然创建了光源,但此时场景中并没有其他物体,所以场景还是一片空白。


第3步:创建地面

在本例中地面是用来接受物体投影的载体。

创建地面我使用了 PlaneGeometry 平面,该方法只需传入宽和高即可。

然后使用 MeshLambertMaterial 材质,设置地面颜色为白色。

// 省略部分代码

// 地面
let planeGeometry = new PlaneGeometry(60, 20) // 骨架
let planeMaterial = new MeshLambertMaterial({ color: 0xffffff }) // 可产生阴影的材质
let plane = new Mesh(planeGeometry, planeMaterial) // 网格

scene.add(plane) // 将地面添加到场景中
file

此时看到的地面呈现上图的样子(一点都不想地面)。

由于灯光的关系,地面看上去并不是纯白色,离灯光越近的地方就越白,越远就越灰。


我希望地面可以水平放置,所以我将地面沿x轴旋转 -90°

// 省略部分代码
plane.rotation.x = -90 * Math.PI / 180 // 地面 x轴 旋转-90度
file


第4步:创建立方体

我使用 BoxGeometry 创建立方体,设置一个红色的纹理。

// 省略部分代码

// 立方体
let cubeGeometry = new BoxGeometry(6, 6, 6)
let cubeMaterial = new MeshLambertMaterial({ color: 0xff0000 }) // 可产生阴影的材质
let cube = new Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial)

scene.add(cube)
file


修改一下立方体的位置

cube.position.set(-6, 6, 3)
file


第5步:开启阴影效果

用回上面提到的四句口诀就能开启阴影效果

  1. 渲染器开启阴影效果。
  2. 有一个能产生阴影的光源,并开启阴影效果。
  3. 有一个接受阴影投射的元素(比如地面),并设置 接受阴影的属性true
  4. 有一个能产生阴影效果的物体,并开启阴影效果。


// 省略部分代码

// 渲染器开启阴影效果
renderer.shadowMap.enabled = true

// 光源开启阴影效果
spotLight.castShadow = true

// 地面接受阴影
plane.receiveShadow = true

// 立方体开启阴影效果
cube.castShadow = true
file

完成!


如果想设置阴影的精细度,还可以通过聚光灯的三个属性进行控制:

  • spotLight.shadow.mapSize
  • spotLight.shadow.camera.far
  • spotLight.shadow.camera.nera


本文主要讲解阴影的基础使用方法,先入个门,后面的案例文章会和结合其他效果完成更好玩的东西~



代码仓库

Three 基础阴影用法



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