Three.js 进阶(灯光阴影关系和设置、平行光、阴影相机)

本篇主要学习内容 :

1. 灯光与阴影
2. 聚光灯
3. 点光源
4. 平行光
5. 阴影相机和阴影计算
6. 投射阴影接受阴影

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1.灯光与阴影

1、材质要满足能够对光有反应

2、设置渲染器开启阴影计算 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、设置物体接受阴影 plane.receiveShadow = true

常见光源如下，入门时学习环境光和点光源:

2.聚光灯

SpotLight 聚光源可以认为是一个沿着特定方向逐渐发散的光源，照射范围在三维空间中构成一个圆锥体。

const spotLight = new THREE.SpotLight('#ffffff', 0.5)
spotLight.position.set(5, 5, 5)
spotLight.castShadow = true
spotLight.intensity = 2
// 设置阴影模糊度
spotLight.shadow.radius = 20
// 设置阴影贴图的分辨率
spotLight.shadow.mapSize.set(4096, 4096) //1024倍数
spotLight.target = sphere
spotLight.angle = Math.PI / 6
// 从光源发出光最大距离的衰减程度
spotLight.distance = 0
// 半影衰减百分比0-1
spotLight.penumbra = 0
// 沿着光照距离的衰减程度
spotLight.decay = 0

3. 点光源

PointLight可以类比为一个发光点，就像生活中一个灯泡以灯泡为中心向四周发射光线。

const pointLight = new THREE.PointLight('red', 0.5)
pointLight.position.set(2, 2, 2)
pointLight.castShadow = true
// 设置阴影模糊度
pointLight.shadow.radius = 20
// 设置阴影贴图的分辨率
pointLight.shadow.mapSize.set(4096, 4096) //1024倍数
// 从光源发出光最大距离的衰减程度
pointLight.distance = 0
// 半影衰减百分比0-1
pointLight.penumbra = 0
// 沿着光照距离的衰减程度
pointLight.decay = 0

4. 平行光

DirectionalLight沿特定方向发射，自定义光源位置

const directionalLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 0.5)
directionalLight.position.set(5, 5, 5)
directionalLight.castShadow = true
// 设置阴影模糊度
directionalLight.shadow.radius = 20
// 设置阴影贴图的分辨率
directionalLight.shadow.mapSize.set(2048, 2048) //1024倍数
// 设置平行光头摄像机属性
directionalLight.shadow.camera.near = 0.5 //近平面距离
directionalLight.shadow.camera.far = 500 //远平面距离
directionalLight.shadow.camera.top = 5 //Y轴正方向上的边界
directionalLight.shadow.camera.bottom = -5 //Y轴下方向上的边界
directionalLight.shadow.camera.left = -5 //X轴负方向上的边界
directionalLight.shadow.camera.right = 5 //X轴正方向上的边界

5.阴影相机

5.1）设置相机.shadow.camera长方体范围

根据3D场景渲染范围，去设置.shadow.camera长方体尺寸参数，一般比你要渲染的范围稍微大一些即可，过小阴影不显示或显示不完整，过大很多可能阴影偏模糊，你可以比较下面两个参数的阴影渲染差异。

directionalLight.shadow.camera.left = -50*10;
directionalLight.shadow.camera.right = 50*10;

directionalLight.shadow.camera.left = -50*100;
directionalLight.shadow.camera.right = 50*100;

5.2） 调节光源位置

光源位置影响平行光阴影相机.shadow.camera的位置，所以要根据渲染范围调整光源的位置。

你可以比较测试两个不同的光源位置，对应阴影渲染效果。

directionalLight.position.set(100, 60, 50);

directionalLight.position.set(100*2, 60*2, 50*2);

5.3） 确定阴影计算范围

其实平行光阴影范围的设置，你可以类比以前正投影机位置、长方体可视化空间的设置。

• 1.先大概确定下3D场景中需要阴影计算范围，不用精确，有一个数量级就行，比如几百、几千。
• 2..shadow.camera的.left、.right、.top、.bottom、.near、.far属性定义的长方体空间
• 3..shadow.camera的位置(光源位置影响.shadow.camera的位置)

需要阴影范围数量级：z方向尺寸1000左右，xy方向100左右。

for (let i = -3; i < 4; i++) {
    const mesh2 = mesh.clone();
    // 设置产生投影的网格模型
    mesh2.castShadow = true;
    mesh2.position.z = 100 * i;
    group.add(mesh2);
}

5.4） 根据尺寸数量级设置阴影渲染范围

比如光线是从斜上方照射下来，模型y方向高度100左右，这时候y可以设置为100左右，xz也可以根据渲染范围先给个大概尺寸。

directionalLight.position.set(100, 100, 100);
// 平行光默认从.position指向坐标原点

光线方向，你可以改变xz坐标来调整

directionalLight.position.set(-100, 100, -100);

渲染范围可以都先给个几百量级的值，不用精准，先设置，在微调。

// 设置三维场景计算阴影的范围
directionalLight.shadow.camera.left = -100;
directionalLight.shadow.camera.right = 100;
directionalLight.shadow.camera.top = 100;
directionalLight.shadow.camera.bottom = -100;
directionalLight.shadow.camera.near = 0.5;
directionalLight.shadow.camera.far = 100;

6. 投射阴影接受阴影

6.1）开启场景阴影贴图

renderer.shadowMap.enabled = true
document.body.appendChild(renderer.domElement)

6.2）设置光照投射阴影

const directionalLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 0.5)
directionalLight.position.set(5, 5, 5)
directionalLight.castShadow = true

6.3）接受投射阴影

// 定义一个球  几何体 材质  缺一不可！！！！
let sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(1, 20, 20)
let material = new THREE.MeshStandardMaterial()
let sphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, material)
//投射阴影
sphere.castShadow = true
console.log(sphere, 'sphere')
scene.add(sphere)

感谢：b站up主：老陈打码 以及 threejs中文网 教学及参考文档
到此threejs进阶学习结束，道阻且长，行则将至。与诸君共勉。 ⭐️