Three.js阴影 - 技术栈

使用灯光后，场景中就会产生阴影。物体的背面确实在黑暗中，这称为核心阴影（core shadow ）。我们缺少的是落下的阴影（drop shadow ），即对象在其他对象上创建阴影。本文主要探索是落下的阴影（drop shadow）的相关内容。

支持阴影的光源类型

前面的文章我们有介绍过，只有部分光源支持阴影：

平行光(DirectionalLight)
点光源(PointLight)
聚光灯(SpotLight)

它们对应的阴影在three.js中也有对应的实现类：

平行光阴影(DirectionalLightShadow)
点光源阴影(PointLightShadow)
聚光灯阴影(SpotLightShadow)

阴影的代码实现

在入门系列中有介绍阴影的基本代码实现，这里再简单叙述一遍。主要分为四个步骤：

告诉渲染器显示阴影贴图；
```
renderer.shadowMap.enabled = true;
```
对需要投影的物体设置castShadow为true；
```
sphere.castShadow = true; 
```
对需要接收投影的物体设置receiveShadow为true；
```
plane.receiveShadow = true; 
```
最后，对可以产生阴影的光源设置castShadow为true；
```
light.castShadow = true;
```

至此，我们应该就可以在接收投影的物体上看到阴影了！

阴影的实现原理

每次渲染时，three.js 将为每个支持阴影的光源都会做一次渲染。

光源具有一个相机，以这个相机为视角进行渲染；
光源的渲染结果被作为纹理存储起来，也就是 阴影贴图（shadow map）;
阴影贴图将被用于所有需要接受阴影的材质（material ），并投影到几何体（geometry ）上。有些材质不接受光照，所以材质也会影响阴影的显示。

阴影的优化和调整

阴影贴图大小

directionalLight.shadow.mapSize.width = 1024;
directionalLight.shadow.mapSize.height = 1024;

阴影贴图越大约清晰，但是越消耗资源;

512和1024大小对比图，就可以看出来对比效果是1024更清晰(运行效果更明显)。

相机设置

幅度

我们先来看一个阴影不完整的现象：

正交相机OrthographicCamera

平行光源用的是正交相机进行渲染：

export class DirectionalLight extends Light<DirectionalLightShadow> {
    shadow: DirectionalLightShadow;
}

export class DirectionalLightShadow extends LightShadow<OrthographicCamera> {
    camera: OrthographicCamera;
}

用相机辅助线看一下光线的阴影的相机视角：

const cameraHelper = new THREE.CameraHelper(directionalLight.shadow.camera);
scene.add(cameraHelper);

球体超过了阴影的相机视角的上边缘。

扩大相机的上边缘

directionalLight.shadow.camera.top = 8; // 这个值不是固定的，视场景不同

`far`

和相机的渲染一致，设置相机的far,可以控制是否显示阴影。

directionalLight.shadow.camera.far = 100;

Blur 模糊

我们可以使用 radius 属性控制阴影模糊：

directionalLight.shadow.radius = 20

阴影的边缘会有模糊的效果。

阴影的类型

在Three.js中，ShadowMapType枚举定义了几种阴影映射的类型：

BasicShadowMap：基本阴影映射类型，使用简单的阴影投影算法生成阴影。这是默认的阴影映射类型。

性能优秀但是质量不好（默认）

PCFShadowMap：使用 Percentage-Closer Filtering (PCF)技术生成阴影，以获得更平滑的阴影边缘效果。

性能稍差但是拥有光滑的边缘

PCFSoftShadowMap：使用软阴影技术生成阴影，通过多次采样和模糊处理来产生更柔和的阴影效果。

性能稍差但是拥有更 soft 的边缘

VSMShadowMap：使用Variance Shadow Mapping (VSM)技术生成阴影，以获得更高质量的阴影效果和更柔和的阴影边缘。

性能稍差，更多限制，有着意想不到的效果

代码实现：

renderer.shadowMap.type = THREE.BasicShadowMap;

我项目中使用，倒是看不出来有啥大的区别。