教你如何利用threejs对3D模型皮肤进行DIY
- 2020 年 3 月 30 日
- 筆記
一步一步教你如何利用threejs加载gltf模型来实现DIY换肤功能。
模型准备
-
模型制作
模型可以通过网上下载，也可以自己通过c4d、maya、blender等模型制作软件得到。这里就不叙述有关模型制作的问题，本文中会在blender进行模型的有关设置。
-
模型导出
1、导出前设定
为了在页面中方便后续的操作，在导出模型前，将模型的各个部件拆分好进行命名约定（本文以小车模型为例）具体如下图所示：
图1
2、导出模型格式选取threejs可以加载的模型有很多中，之前.ojb、.json、.FBX等格式都有讲过参我之前的文章从Maya中把模型搬运至网页的过程、首个threejs-3D项目，所以我这里选取官方推荐现在使用的格式.gltf、.glb。
gltf与glb的区别： gltf文件类似与json格式而glb是以二进制流进行存储。
3、模型导出
在blender中直接有gltf格式导出的选项，如果没有特别的要求，按照默认配置导出就可以了。导出界面如下图所示：
图2
场景建立
- 使用threejs建立一个场景
首先将需要的东西从threejs (r110) 中引入，然后进行建立场景四部曲：
import {Scene, WebGLRenderer, PerspectiveCamera, Color} from 'three'; 1、Scene
let scene = new Scene(); scene.background = new Color(0xB3CEFB); scene.fog = new Fog(scene.background, 1, 100); 2、Camera
let camera = new PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 1000); camera.position.z = 15; 3、Render
let renderer = new WebGLRenderer({ alpha: true, antialias: true }); renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio); renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); 4、Animate
const render = function () { requestAnimationFrame(render); renderer.render(scene, camera); } 然后就会看到一个蓝蓝的场景（因为设置了背景颜色）
加载模型
- GLTFLoader加载模型至场景
import { GLTFLoader } from 'three/examples/jsm/loaders/GLTFLoader'; const loader = function () { let gltfLoader = new GLTFLoader(); gltfLoader.load( 'toycar.glb', // your .glb & .gltf gltf => { scene.add(gltf.scene); // 添加至建立好的场景中 // gltf.animations; // Array<THREE.AnimationClip> // gltf.scene; // THREE.Group // gltf.scenes; // Array<THREE.Group> // gltf.cameras; // Array<THREE.Camera> // gltf.asset; // Object }, () => { // .. }, (error) => { console.log(error); } ) } GLTFLoader加载成功后会返回一个对象，其中scene.children中会包含所导出的所有部件。具体返回以及参数介绍可以查看参考文档。
添加至场景后可以看到一个漆黑的汽车，如下图所示：
图3
这是因为场景中没有光源的照射所以导致漆黑一片，只能看一个轮廓，所以我么需要在建立的场景中增加灯关。
- 添加灯光
threejs中灯光有很多中，这里我们添加DirectionalLight（平行光）HemisphereLight（半球光）
import { DirectionalLight, DirectionalLightHelper, HemisphereLight, HemisphereLightHelper } from 'three'; // Helper为灯关的辅助线方便调试 let directionalLight = new DirectionalLight(0xffffff, 0.5); directionalLight.position.set(-4, 8, 4); let dhelper = new DirectionalLightHelper(directionalLight, 5, 0xff0000); let hemisphereLight = new HemisphereLight(0xffffff, 0xffffff, 0.4); hemisphereLight.position.set(0, 8, 0); let hHelper = new HemisphereLightHelper(hemisphereLight, 5); scene.add(directionalLight); scene.add(hemisphereLight); 添加灯光后效果如图：
图4
- 阴影渲染
接着我们将设置模型的阴影显示，阴影显示需要光源和投射地（阴影显示的地方），现在我们已经有了光源差投射地，所以我们创建一个地板，让阴影投射至地板上，来达到想要的效果：
// 制作一个地板 import {PlaneGeometry, MeshPhongMaterial, Mesh} from 'three'; let floorGeometry = new PlaneGeometry(5000, 5000, 1); let floorMaterial = new MeshPhongMaterial({ color: 0x77F28F, shininess: 0, // wireframe: true }); let floor = new Mesh(floorGeometry, floorMaterial); floor.rotation.x = -0.5 * Math.PI; floor.position.y = -2.1; scene.add(floor); 现在我们可以看到一个绿色的地板出现在场景中，但是还是不见车子的阴影，这是因为我们还要对光源、渲染器、模型、地板进行设置才能显示阴影：
// 首先渲染器开启阴影 renderer.shadowMap.enabled = true; // 光源开启阴影 directionalLight.castShadow = true; directionalLight.shadow.mapSize = new Vector2(1024, 1024); // 地板接受阴影开启 floor.receiveShadow = true; // 模型Mesh开启阴影 gltf.scene.traverse(obj => { if(obj.isMesh) { obj.castShadow = true; obj.receiveShadow = true; } }) 这时候就可以看到小车的阴影渲染到绘制的地板上了，然后你可能会看到车身上有很多条纹状的黑线，这是因为在渲染阴影中产生了伪影，然后我们可以调节light.shadow.bias来解决
directionalLight.shadow.bias = -0.001; // value 自行调节 阴影渲染对比如下图所示：
图5
换肤功能
想要实现各个部件换肤功能，我们需要选中部件，修改选中部件材质来达到我们换肤的功能。
- 部件选中
选取部件其实比较简单，在场景中加入射线检测就可以了，实现如下：
import {Vector2, Vector3, Raycaster} from 'three'; let raycaster = new Raycaster(); let mouse = new Vector2(); document.body.addEventListener('click', selectHandler, false); const selectHandler = function (ev) { mouse.x = (ev.clientX / window.innerWidth) * 2 - 1; mouse.y = -(ev.clientY / window.innerHeight) * 2 + 1; raycaster.setFromCamera(mouse, camera); // 这里我们只检测模型的选中情况 let intersects = raycaster.intersectObjects(gltf.scene.children, true); if (intersects.length > 0) { let selectedObjects = intersects[0].object; } } - 设置颜色或者纹理
现在我们得到部件，现在只需要修改材质颜色即可。
核心code如下：
let newMaterial = selectedObjects.material.clone(); newMaterial.color = new Color('#D3C542'); //重新修改颜色 selectedObjects.material = newMaterial; 如果需要用图片，那么更改方式更修改图片类似，先用TextureLoader()加载纹理图，然后设置material.map,最后更新material就可以了。
- 添加选中效果
这里想增加一个选中部件后，那个部件进行外发光的效果，让用户觉得自己是选中了这个部件。这个外发光的效果可以自己用ShaderMaterial()去实现，我这边用的threejs在postprocessing提供的效果，具体实现如下所示：
import { EffectComposer } from 'three/examples/jsm/postprocessing/EffectComposer'; import { RenderPass } from 'three/examples/jsm/postprocessing/RenderPass'; import { OutlinePass } from 'three/examples/jsm/postprocessing/OutlinePass'; let composer = new EffectComposer(renderer); let renderPass = new RenderPass(scene, camera); composer.addPass(renderPass); let outlinePass = new OutlinePass(new Vector2(window.innerWidth, window.innerHeight), scene, camera); composer.addPass(outlinePass); outlinePass.visibleEdgeColor.set('#130AF2'); // 选中颜色 outlinePass.edgeStrength = 5; outlinePass.edgeGlow = 1.5; const render = function () { requestAnimationFrame(render); composer.render(); } 功能展示(gif图的效果可能没那么好)：
图6
至此使用threejs给3d模型的基本操作就是这样的了，剩下的发挥靠自己想象吧。
其它功能效果
-
camera-controls
模型的旋转控制，这里直接使用threejs提供的控件
OrbitControls()import { OrbitControls } from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls'; let controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement); controls.enablePan = false; controls.maxPolarAngle = Math.PI / 2; controls.minPolarAngle = Math.PI / 3; controls.enableZoom = false; controls.update(); -
部件分离动画
分离动画：简单点解释就是给各个部件的位置设置一个开始的点，一个结束点，然后利用TweenLite、TweenMax进行补间动画, 下面以车声为例子：
// 车身上移动画 let component = gltf.scene.getObjectByName('car_body'); TweenLite.to(component.position, 1.5, { y: 5, ease: Power4.easeOut }); -
重影动画
利用threejs的提供的postprocessing来实现部件移动的时候会产生重影，实现如下：
import { AfterimagePass } from 'three/examples/jsm/postprocessing/AfterimagePass.js'; let afterimagePass = new AfterimagePass(); composer.addPass(afterimagePass);功能展示(gif图的效果可能没那么好)：
图7
最后的最后
如果以上有啥错误或者有啥要交流的欢迎骚扰：（吃口饭不容易！）
wechat： flowers1225
gmail： [email protected]
github： https://github.com/flowers1225
