three.js入门（3）—— 相机旋转功能、各种光源探究

柔情只为你懂 2021-09-14 14:12 861阅读 2赞

在上一篇文章里，可以搭建起一个基本的场景，包括一个会旋转的立方体。还埋了一个坑，一个0xff00ff的立方体为什么显示成黑色，这个问题会在后面的光源部分得到解决。

先来讲讲相机的旋转功能。为什么要做这个功能？因为在three.js的世界里，坐标是三维的，所以里面的每个物体都可以立体起来，既然是三维物体，就有他的反面和正面，因此为了更好的观察物体的背影和正面，先来做相机旋转这个比较通用的功能。

通常情况下，为了能完整地看到一个物体有两种方法。

第一种：让它自己动

第二种：你自己乱动

第一种方法可以如上一篇的demo所示，让物体绕着某个点旋转（rotation），转个360度，就能看到他的全貌了，然而，这种方法其实很不方便，一般人都喜欢把主动权放在自己手里吧。

第二种方法其实也很简单，就是你自己绕着物体转，转换到three.js里就是你的视角（camera）绕着物体（mesh）旋转，从数学的角度讲，就是camera以物体为中心做圆周运动。，来看下具体怎么实现吧

//旋转相机以观察物体的不同角度
    var cameraRound = 10;
    $("body").bind("mousedown",cameraMove);
    var arf = 0;
    var oldArf = 0;
    function cameraMove(ev){
        var mouseDownY = ev.pageY;
        var mouseDownX = ev.pageX;
        var zeroPoint = new THREE.Vector3(0, 0, 0);
        $("body").bind("mousemove",function(ev){
            var mouseMoveY = ev.pageY;
            var mouseMoveX = ev.pageX;
            arf = (mouseMoveX - mouseDownX)/100+oldArf;
            camera.position.z = cameraRound *(Math.cos(arf));
            camera.position.x = cameraRound *(Math.sin(arf));
            camera.lookAt(zeroPoint);
        });
        $("body").bind("mouseup",function(ev){
            $("body").unbind("mousemove");
            oldArf = arf;
        })
    }

实现该相机的思路对于稍微有点JS基础的人来说应该不难。

给body绑定一个mousedown事件，在鼠标点下去的时候，获取下当前鼠标在屏幕中的位置，X,Y，在鼠标移动的时候的时候记录鼠标移动的距离，让相机做圆周运动，注意！这里有个坑，一开始我以为改变相机的位置就好了，后来发现相机并没有像我那么聪明，他不晓得自己要朝着物体看，他只知道直勾勾的往前看，所以要加上一句 camera.lookAt(zeroPoint); 让相机看向原点（因为物体在原点，如果物体在别的地方，请改变相机的朝向），这里用的lookAt（）函数应该还是很形象生动的，它的参数是一个点，不是一个面，也不是一个物体，有兴趣的可以自己玩一下。

我没有对X轴进行处理，有兴趣的可以完善一下观察的角度。

讲完了通用的相机旋转功能，再来玩一下three.js里面非常重要的光源。根据官方文档，three.js里一共提供了五种光源，我尽量每种都玩一下，附上代码和效果，并把昨天的坑给填了。首先在玩光源之前，要注意一个点，就是关于材质的问题，从科学的角度上讲，眼睛所看到的颜色，是物体本身的颜色的颜色和光源共同作用经过各种射，射到眼睛里的，因此，如果有些物体根本不反射光呢？那你看到的颜色就是漆黑。因此为了让你在研究光源的时候得到比较好的反馈，请把物体的纹理设成兰伯特材质的，并且把物体本身的颜色设为0xffffff,这样什么颜色的光来了他都能应付。

反应到代码上就是：

var material = new THREE.MeshLambertMaterial({color:0xffffff}); //使用Lambert材质

1.环境光（AmbientLight）

第一种，环境光。

看文档：这种光的颜色被应用到全局范围内的所有对象。

意思就是，这种光会照射到场景内的任何一个物体的任何一面。就很普通，很好懂。放到实战中观察一下。

//环境光
    var light = new THREE.AmbientLight(0xff00000);
    scene.add(light);

![SouthEast][]

可以看到本身是白色（0xFFFFFF）的物体，在红色的环境光中，显示成了红色。很好懂，是吧。

再加一种环境光试试，看看重叠的效果是什么。

var light = new THREE.AmbientLight(0xff00000);
    scene.add(light);
    var light2 = new THREE.AmbientLight(0x0000ff);
    scene.add(light2);

![SouthEast 1][]

可以看到，环境光会自己重叠，最终的效果相当于加了一个（0XFF00FF）的光，因此物体最终呈现为紫色。

第二种：平行光（DirectionalLight）

这是我最喜欢玩的光，因为在后面的学习中，他还会跟阴影搭上关系。

先看文档：影响使用 兰伯特网孔材料(MeshLambertMaterial) 或 Phong网孔材料(MeshPhongMaterial) 的对象。创建一个光照，从一个特定的方向，而不是从一个特定的位置。这个光看起来就像光源位于无限远处，因此它产生的光线都是平行的。 最好的类比是一个像太阳一样的光源：太阳是如此遥远，所有的阳光照射到物体上都几乎来自同一个角度。

好的，不用解释了，文档说的已经很明确了，像太阳光一样（暂时不会生成阴影，后面会玩阴影）。放到实战中观察一下先

//平行光
    var light =  new THREE.DirectionalLight(0xff0000,1);
    light.position.set(0,10,5);
    //light.target=cube;
    scene.add(light);
    cube.position.set(-1,-1,2);//注意这里物体的位置

![SouthEast 2][]

//玩着玩着下班了，溜了溜了，下礼拜补。会去享受休息时光了。有什么问题可以一起交流的，打我电话，110.

上次玩到平行光，还有几个参数没玩过，首先是构造一束平行光的时候 new DirectionalLight( hex, intensity )

hex -- 光源颜色的RGB数值。  
intensity -- 光源强度的数值。(0-1)

这两个参数应该都很好理解，一个是颜色，一个是强度，这个光强跟透明度有点不同又有点相似，不同的是，他不会透明，相同之处是，颜色“看起来”会变淡，这里不放图了，有兴趣可以自己调一下光强。

第二个position设置，根据字面意思理解，就是要把光放在哪里，上图我把光放在坐标轴(0,10,5）的位置，也就是你的视角发出一道平行光（如果你眼睛高出那个立方体的话），俯视着那块立方体，最终效果如上图所示，为了展示不同，我把position参数调整为（0,-10,5），看一下效果，应该就很清楚明白了。

![SouthEast 3][]

可以看到，当平行光移动到物体的小前方的时候，物体的下面就被照亮了，很好理解。

第三个.target设置。官方文档里描述：用于阴影相机定位的目标。

其实跟camera的lookAt差不多，只是camera最终要汇聚到一个点，也就是lookAt的参数是一个vector对象，而平行光可以照射到一个空间内的三维物体，如果没有设置target，平行光会默认照射到以原点为中心的区域，注意是区域，不是点。

![SouthEast 4][]

之前的代码里，我注释了target那句，想看效果的话，把注释去掉就可以了。

按照惯例，看一下平行光叠加是什么效果。

//平行光
    var light =  new THREE.DirectionalLight(0xff0000,1);
    light.position.set(0,-10,5);
    light.target=cube;
    scene.add(light);
    var light2 = new THREE.DirectionalLight(0x00ff00,1);
    light2.target=cube;
    light2.position.set(0,10,5);
    scene.add(light2);
    var light3 = new THREE.DirectionalLight(0x0000ff,1);
    light3.target=cube;
    light3.position.set(-5,10,5);
    scene.add(light3);

![SouthEast 5][]

第三种：点光源（PointLight）

文档描述：在场景中的特定位置创建一个光源。光线照射在各个方向上（好比一个灯泡，注意是灯泡，不是激光灯，也不是聚光灯，我一开始以为是小时候玩的激光灯来着），为了表明他是一个灯泡，我们把光源放的中间一些，把物体放到光源的周围看一下效果。

var cube2 =  new THREE.Mesh(geometry,material);
    var cube3 =  new THREE.Mesh(geometry,material);
    var cube4 =  new THREE.Mesh(geometry,material);
    var cube5 =  new THREE.Mesh(geometry,material);
    cube.position.set(0,0,-4);
    cube2.position.set(4,0,0);
    cube3.position.set(0,4,0);
    cube4.position.set(-4,0,0);
    cube5.position.set(0,-4,0);
    scene.add(cube);
    scene.add(cube2);
    scene.add(cube3);
    scene.add(cube4);
    scene.add(cube5);
    //点光源
    var light = new THREE.PointLight( 0xff0000, 1, 100 );
    light.position.set( 0, 0, 0 );
    scene.add( light );

![SouthEast 6][]

应该可以看出来，中间有个灯泡（假装）。自己玩的时候可以把这个在原点的灯泡稍微拿出来一点，可以看到，朝着你的面也都被照亮了，按照惯例，玩一下点光源的几个参数。

PointLight( color, intensity, distance, decay )  
color — 颜色的RBG数值。  
intensity — 光强的数值。  
distance -- 光强为0处到光源的距离，0表示无穷大。  
decay -- 沿着光照距离的衰退量。

前两个没什么玩的了，来看一下后俩个。也是通过实际操作来看比较直观。

在研究distance之前，先搞清楚，position的概念，cube.position.set到底是设置什么在那个点呢？跟想象中的一样，就是几何物体的中心（还是重心还是什么心来着，反正就是那个意思），因此，当我设置物体的中心为4的时候，物体最靠近光源的一面到光源的距离应该是，4 - 1（物体半径/或二分之一宽） = 3 。所以我们设置distance小一点看一下效果。（由于光强有个衰退的过程，也就是第四个参数，所以我将物体的距离重新设置的不同，并给distance取合适的值，让效果更明显，具体请自己玩一下就知道了）

![SouthEast 7][]

可以看到下面的cube比较远，是全黑的，其他几个由近到远，颜色逐渐变暗。

.decay 沿着光照距离的衰退量。  
在“物理正确”模式中，decay = 2将实现现实世界的光衰减。缺省值 - 1。这个参数有兴趣可以自己研究，体验了一下，感觉用处不是很大。（其实是不会用）

关于点光源的光源混合，自己尝试一下。这里不多描述

第四种：半球光（HemisphereLight）

看文档：看不懂

通俗易懂的说法：假设你的场景有天花板和地板，你的物体悬浮在这两者区间，那么你可以设置天花板发的光和地板发  
的光，但他们发出的光既有环境光的特性，又有平行光的特性，具体，请看实例长什么样子，自行理解吧。

//半球光源
    var light = new THREE.HemisphereLight( 0xff0000, 0x0000ff, 1 );
    scene.add( light );

![SouthEast 8][]

看图应该能明白了吧。

关于聚光灯的使用和应用场景会在下一篇里说，因为聚光灯通常会和阴影搭配使用。

今天就玩到这儿，开始上班。。。。

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