three.js 04-06 之 MeshLambertMaterial 材質

    關於 three.js 庫中的基礎材質類型基本上就已經介紹完了。本篇開始介紹 three.js 庫中提供的高級材質。例如比較常用的 MeshPhongMaterial 和 MeshLambertMaterial 兩種材質。以及另一種最通用,但卻最難用的 ShaderMaterial 材質,通過它,你可以創建自己的着色程序、定義材質以及物體如何顯示等。

    我們先來看看 MeshLambertMaterial 這種用於暗淡、不光亮表面的材質。這種材質會對光源產生反應。這種材質除了前面提到的 color、opacity、transparent、flatShading、blending、depthTest、depthWrite、wirreframe、wireframeLinewidth、wireframeLinecap、wireframeLinejoin、vertexColors 及 fog 等屬性外,還有兩個比較特殊的 ambient 及 emissive 屬性,具體參考如下表所示描述:

屬性 描述
ambient (環境光顏色) 這僅僅是該材質的環境色。跟之前提到過的 AmbientLight 光源一起使用。這個顏色會與 AmbientLight 光源的顏色相乘。默認爲白色
emissive (自發光顏色) 這個是材質自發光的顏色。它其實並不像一個光源,只是一種不受光源照射影響的純粹的顏色
這個材質創建的方法跟其他材質創建的方法基本無異,所以不再嗷述。下面給出一個具體的示例,代碼如下:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>示例 04.06 - MeshLambertMaterial</title>
	<script src="../build/three.js"></script>
	<script src="../build/js/controls/OrbitControls.js"></script>
	<script src="../build/js/libs/stats.min.js"></script>
	<script src="../build/js/libs/dat.gui.min.js"></script>
	<script src="../jquery/jquery-3.2.1.min.js"></script>
    <style>
        body {
            /* 設置 margin 爲 0,並且 overflow 爲 hidden,來完成頁面樣式 */
            margin: 0;
            overflow: hidden;
        }
		/* 統計對象的樣式 */
		#Stats-output {
			position: absolute;
			left: 0px;
			top: 0px;
		}
    </style>
</head>
<body>

<!-- 用於 WebGL 輸出的 Div -->
<div id="webgl-output"></div>
<!-- 用於統計 FPS 輸出的 Div -->
<div id="stats-output"></div>

<!-- 運行 Three.js 示例的 Javascript 代碼 -->
<script type="text/javascript">

	var scene;
	var camera;
	var render;
	var webglRender;
	var canvasRender;
	var controls;
	var stats;
	var guiParams;
	
	var ground;
	var cube;
	var sphere;
	var plane;
	var activeMesh;
	
	var meshMaterial;
	
	var ambientLight;
	var spotLight;
	var cameraHelper;

    $(function() {
		stats = initStats();
		scene = new THREE.Scene();
		
		webglRender = new THREE.WebGLRenderer( {antialias: true, alpha: true} ); // antialias 抗鋸齒
		webglRender.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
		webglRender.setClearColor(0xeeeeee, 1.0);
		webglRender.shadowMap.enabled = true; // 允許陰影投射
		render = webglRender;
		
		camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 30, 1000); // 2147483647
		camera.position.set(-45.5, 68.2, 90.9);
		
		var target = new THREE.Vector3(0, 0 , 0);
		controls = new THREE.OrbitControls(camera, render.domElement);
		controls.target = target;
		camera.lookAt(target);
		
		$('#webgl-output')[0].appendChild(render.domElement);
		window.addEventListener('resize', onWindowResize, false);
		
		ambientLight = new THREE.AmbientLight(0x0c0c0c);
		scene.add(ambientLight);
		
		spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);
        spotLight.position.set(-30, 60, 60);
        spotLight.castShadow = true;
        scene.add(spotLight);
		cameraHelper = new THREE.CameraHelper(spotLight.shadow.camera);
		scene.add(cameraHelper);
		
		// 加入一個平面
		var groundGeometry = new THREE.PlaneGeometry(100, 100, 4, 4);
		var groundMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x777777});
		ground = new THREE.Mesh(groundGeometry, groundMaterial);
		ground.rotation.set(-0.5 * Math.PI, 0, 0); // 沿着 X軸旋轉-90°
		scene.add(ground);
		
		// 定義 cube, sphere, plane
        var cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(15, 15, 15);
		var sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(14, 20, 20);
        var planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(14, 14, 4, 4);

		// 材質
        meshMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0x7777ff, transparent: true, opacity: 0.5});
        cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, meshMaterial);
        sphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, meshMaterial);
        plane = new THREE.Mesh(planeGeometry, meshMaterial);
		cube.castShadow = true;
		sphere.castShadow = true;
		plane.castShadow = true;

        cube.position.set(0, 12, 0);
        sphere.position.set(0, 14, 0);
        plane.position.set(0, 12, 0);
		
		/** 用來保存那些需要修改的變量 */
		guiParams = new function() {
			this.rotationSpeed = 0.02;
			this.opacity = meshMaterial.opacity;
			this.transparent = meshMaterial.transparent;
			this.visible = meshMaterial.visible;
			this.ambient = '#ff0000';
			this.emissive = '#c31111';
			this.side = 'front';
			this.color = '#7777ff';
			this.selectedMesh = 'cube';
			this.spotLight = true;
			
			this.addMesh = function(e) {
				scene.remove(activeMesh);

				switch (e) {
					case "cube":
						activeMesh = cube;
						break;
					case "sphere":
						activeMesh = sphere;
						break;
					case "plane":
						activeMesh = plane;
						break;
				}
				scene.add(activeMesh);
			};
			this.updateMaterial = function() {
				meshMaterial.opacity = this.opacity;
				meshMaterial.transparent = this.transparent;
				meshMaterial.visible = this.visible;
				meshMaterial.ambient = new THREE.Color(this.ambient);
				meshMaterial.emissive = new THREE.Color(this.emissive);
				meshMaterial.color = new THREE.Color(this.color);
				switch (this.side) {
					case "front":
						meshMaterial.side = THREE.FrontSide;
						break;
					case "back":
						meshMaterial.side = THREE.BackSide;
						break;
					case "double":
						meshMaterial.side = THREE.DoubleSide;
						break;
				}
				meshMaterial.needsUpdate = true;
			}
		}
		/** 定義 dat.GUI 對象,並綁定 guiParams 的幾個屬性 */
		var gui = new dat.GUI();
		var folder = gui.addFolder('Mesh');
		folder.open();
		folder.add(guiParams, 'opacity', 0.1, 1.0).onChange(function(e) {
			guiParams.updateMaterial();
		});
		folder.add(guiParams, 'transparent').onChange(function(e) {
			guiParams.updateMaterial();
		});
		folder.addColor(guiParams, 'ambient').onChange(function(e) {
			guiParams.updateMaterial();
		});
		folder.addColor(guiParams, 'emissive').onChange(function(e) {
			guiParams.updateMaterial();
		});
		folder.add(guiParams, 'visible').onChange(function(e) {
			guiParams.updateMaterial();
		});
		folder.add(guiParams, 'side', ['front', 'back', 'double']).onChange(function(e) {
			console.log(e);
            guiParams.updateMaterial();
		});
		folder.addColor(guiParams, 'color').onChange(function(e) {
			guiParams.updateMaterial();
		});
		folder.add(guiParams, 'selectedMesh', ['cube', 'sphere', 'plane']).onChange(function(e) {
			guiParams.addMesh(e);
		});
		gui.add(guiParams, 'spotLight').onChange(function(e) {
			scene.remove(spotLight);
			scene.remove(cameraHelper);
			if (e) {
				scene.add(spotLight);
				scene.add(cameraHelper);
			}
		});
		
		guiParams.updateMaterial();
		guiParams.addMesh(guiParams.selectedMesh);
		
		renderScene();
    });
	
	/** 渲染場景 */
	function renderScene() {
		stats.update();
		rotateMesh(); // 旋轉物體
		
		requestAnimationFrame(renderScene);
		render.render(scene, camera);
	}
	
	/** 初始化 stats 統計對象 */
	function initStats() {
		stats = new Stats();
		stats.setMode(0); // 0 爲監測 FPS;1 爲監測渲染時間
		$('#stats-output').append(stats.domElement);
		return stats;
	}
	
	/** 當瀏覽器窗口大小變化時觸發 */
	function onWindowResize() {
		camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
		camera.updateProjectionMatrix();
		render.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
	}
	
	/** 旋轉物體 */
	function rotateMesh() {
		scene.traverse(function(mesh) {
			if (mesh instanceof THREE.Mesh && mesh != ground) {
				//mesh.rotation.x += guiParams.rotationSpeed;
				mesh.rotation.y += guiParams.rotationSpeed;
				//mesh.rotation.z += guiParams.rotationSpeed;
			}
		});
	}

</script>
</body>
</html>
對於初學者來說,由於其中 ambient、emissive 及 color 三個屬性在試驗時不太好理解。基於此,結合本示例,特給出幾種引導方法。一、對於 color 屬性,可以嘗試通過右上角菜單 spotLight 開關開啓並關閉聚光燈,再通過調整 color 屬性以觀察改變 color 屬性時的不同反應;二、在關掉 spotLight 的情況下,再去改變 color 屬性幾乎看不出任何效果。但此時調整 emissive 屬性效果明顯;三、在開啓 spotLight 的情況下,再去改變 color 屬性,可以看出對光源產生的反應明顯。此時再去調整 emissive 屬性效果也比較明顯;四、無論哪種情況下,調整 ambient 屬性,效果都不易察覺。


未完待續···

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