Three.js 纹理贴图 - 环境贴图 - 纹理贴图 - 透明贴图 - 高光贴图

文章目录

• Three.js 纹理贴图
• • 纹理贴图 map属性
  • • 纹理贴图的映射方式 texture.Mapping
    • 纹理贴图的色彩空间 texture.colorSpace
    • • 中途更新纹理的色彩空间 texture.needsUpdate
    • 纹理加载器 THREE.TextureLoader
    • • 监听单个材质
      • 监听多个材质 - LoadingManager类
    • 颜色贴图与材质的颜色
    • 纹理对象Texture阵列 - texture.wrapS、texture.wrapT与texture.repeat
    • 案例：矩形Mesh+背景透明png贴图
    • 案例：uv动画 - 纹理对象的偏移属性offset
    • • 纹理贴图阵列 + UV动画
  • 环境贴图
  • • 添加环境贴图 mesh材质的envMap属性
    • • 案例：使用一个全景图作为环境贴图
    • 使用立方体纹理加载器CubeTextureLoader加载环境贴图
  • 透明贴图 mesh的alphaMap属性 / 高光贴图 mesh的specularMap属性/光照贴图 mesh的lightMap属性/环境遮挡贴图 mesh的aoMap属性

Three.js 纹理贴图

• 纹理贴图加载器TextureLoader的.load()方法加载一张图片，返回一个纹理对象Texture。
• 立方体纹理加载器CubeTextureLoader的.load()方法加载6张图片，返回一个立方体纹理对象CubeTexture。立方体纹理对象CubeTexture的父类是纹理对象Texture。

网格材质 Mesh的贴图属性

属性	描述	其他
map:Texture	材质的颜色贴图	使用范围：除MeshPhysicalMaterial
envMap : Texture	环境贴图
alphaMap:	透明贴图 alpha贴图是一张灰度纹理，用于控制整个表面的透明度。	需要开启材质的透明度属性
specularMap : Texture	高光贴图用于控制对象表面的高光反射强度和位置，通常使用灰度图像来表示不同的反射强度值。	可以通过reflectivity属性设置反射强度

纹理贴图 map属性

纹理贴图的映射方式 texture.Mapping

属性默认值：texture.Mapping = THREE.UVMapping
属性含义：如何将纹理题图应用到几何体表面

• mapping 是一种将纹理贴到几何体表面上的技术
• cube mapping 则是一种将纹理贴到立方体表面上的技术。

属性值	描述	使用
THREE.UVMapping UV贴图	将二维纹理映射到三维物体表面的过程。在 Three.js 中，每个几何体都有一个 UV 坐标系，和几何体表面上的三角形网格一一对应。UV 坐标系中的每个点都映射到纹理图像上的一个像素，用来确定几何体表面的纹理贴图。	U,V 坐标用来应用映射，要求是单个纹理。 一般与网格材质的map属性配合使用。
THREE.CubeReflectionMapping 立方体反射映射	该映射模式将环境贴图作为一个立方体贴图，将六个面分别映射到对应的立方体面上，以模拟立方体环境映射和反射效果。	cubeTexture.mapping的默认值
THREE.CubeRefractionMapping 立方体折射映射	使用一个立方体贴图来表示环境光的折射，可以用来模拟环境光和镜面反射等效果	该映射模式与 THREE.CubeReflectionMapping 类似，但是它模拟的是折射效果，环境贴图中的物体看作透明的，经过物体的折射后反射到表面上。
THREE.EquirectangularReflectionMapping 圆柱反射映射	将环境贴图作为一个全景图片，将图片映射到球体或半球体上，以模拟球形环境映射和反射效果。	类似cube mapping，只不过不是用立方体贴图，而是使用单个贴图？ 可以配合材质的envMap属性使用
THREE.EquirectangularRefractionMapping 圆柱折射映射	该映射模式与 THREE.EquirectangularReflectionMapping 类似，但是模拟的是折射效果，即将环境贴图中的物体看作透明的，经过物体的折射后反射到表面上。	可以配合材质的envMap属性使用

纹理贴图的色彩空间 texture.colorSpace

在着色器中色值的提取与色彩的计算操作一般都是在线性空间。在webGL中，贴图或者颜色以sRGB传入时，必须转换为线性空间。计算完输出后再将线性空间转为sRGB空间。

属性值	描述
默认值：THREE.NoColorSpace	无色彩空间
THREE.SRGBColorSpace=“srgb” sRGB模式	在感知光的强度方向均匀分布的灰度条 物理上的线性颜色空间，当计算机需要对sRGB像素运行图像处理算法时，一般会采用线性颜色空间计算。
THREE.LinearSRGBColorSpace = “srgb-linear” 线性模式	按照发射光的轻度均匀分布的灰度条 sRGB是当今一般电子设备及互联网图像上的标准颜色空间。较适应人眼的感光。

可以理解为:在物理上18%亮度时人眼感知到的是50%亮度

中途更新纹理的色彩空间 texture.needsUpdate

如果在中途修改色彩空间，需要设置texture.needsUpdate=true才可以生效。

案例
比如采用gui交互控制器，修改色彩空间。如果中途修改色彩空间，不会生效，需要设置更新纹理才能生效。

gui.add(texture, 'colorSpace', {
  sRGB: THREE.SRGBColorSpace,
  liner: THREE.LinearSRGBColorSpace 
}).onChange( => {
  texture.needsUpdate  = true // 默认为false
})

纹理加载器 THREE.TextureLoader

纹理加载器：new THREE.TextureLoader( manager : LoadingManager )
参数：加载器使用的 loadingManager，默认值为THREE.DefaultLoadingManager
继承链：Loader → TextureLoader
返回值：返回创建的纹理加载器TextureLoader.

纹理对象的属性和方法

属性名和方法名	描述
texture.offset:Vector2	贴图单次重复中的起始偏移量(偏移贴图在Mesh上位置)，分别表示U和V。

加载纹理- 得到纹理对象
textureLoader.load ( url : String, onLoad : (texture)=>{}, onProgress : Function, onError : Function ) : Texture
返回值：新的纹理对象texture，该纹理对象可以用于材质创建
注意点：异步加载，第三个参数在后续版本好像被遗弃了可以用undefined暂时占位

监听单个材质

import tile from "./assets/tile.jpg";

// 初始化一个加载器
const loader = new THREE.TextureLoader();

// 加载一个资源
loader.load(
    // 【参数1】资源URL
    tile,

    // 【参数2】onLoad回调
    function ( texture ) {
        // 【才材质加载成功后执行】
        const material = new THREE.MeshBasicMaterial( {
            map: texture
         } );
    },
 
    // 【参数3】目前暂不支持onProgress的回调
    undefined,

    // 【参数4】onError回调，
    function ( err ) {
        console.error( '材质加载失败' );
    }
)

监听多个材质 - LoadingManager类

语法：LoadingManager(onLoad:Function,onProgress:Function,, onError:Function,)
说明：处理并跟踪已加载和待处理的数据。
参数
onLoad:所有加载器加载完成后，将调用此函数。
onProgress: 当每个项目完成后，将调用此函数。
onError: 当一个加载器遇到错误时，将调用此函数。

// 设置加载管理器
const loadingManager = new THREE.LoadingManager(
  function() {
    console.log('图片加载完成')
  },
  function(url, loaded, total) {
    console.log(`图片加载中，本次加载的材质${url}，第 ${loaded}/${total} 个材质`)
  },
  function(err) {
    console.log('图片加载失败', err)
  }
)

// Three提供的纹理加载器
const textureLoader = new THREE.TextureLoader(loadingManager)

// 导入纹理贴图基础贴图
const imgTexture1 = textureLoader.load('../assets/images/140.jpg')
const imgTexture2 = textureLoader.load('../assets/images/141.jpg')

执行输出

图片加载中，本次加载的材质../assets/images/140.jpg，第 1/2 个材质
图片加载中，本次加载的材质../assets/images/141.jpg，第 2/2 个材质
图片加载完成

颜色贴图与材质的颜色

在vur中的引入方式
方式1.先import引入然后作为参数传递给load
方式2.将图片存储在public公共文件夹下

// 方式1
import map from "./assets/map.jpg";
const texLoader = new THREE.TextureLoader();
const texture = texLoader.load(map)

// 方式2
import panda from "/panda.png";
const material = new THREE.MeshLambertMaterial({
  map:texLoader.load( panda),
});
// 这种写法也可以
const material = new THREE.MeshLambertMaterial({
  map:texLoader.load('../public/panda.png'),
});

// 加载失败会报错，这里参数只是字符串
const texture = texLoader.load('./assets/map.jpg')

public里的文件不会处理，直接复制到打包文件。文件中的绝对地址也不会解析所以可以将图片放到public中。.开头的地址会被理解为相对地址，webpack会解析地址加载图片，这里不知道是不是load的参数没有被理解为相对地址去解析，所以才会报错？

vue中引入图片失败的原因及解决办法

材质的颜色贴图属性.map设置后，模型会从纹理贴图上采集像素值，这时候一般来说不需要再设置材质颜色.color。

颜色贴图map和color属性颜色值会混合。如果没有特殊需要，设置了颜色贴图.map就不用设置·color

纹理对象Texture阵列 - texture.wrapS、texture.wrapT与texture.repeat

阵列就是不断的重复，如果使用一个规则的图形，load只需要加载一小部分，然后通过阵列完全显示，加快贴图加载的速度。

属性名	描述	参考值
texture.wrapS:number	定义了纹理贴图在水平方向上将如何包裹，在UV映射中对应于U	可选纹理常量中的包裹模式三个选项，默认是THREE.ClampToEdgeWrapping
texture.wrapT :number	纹理贴图在垂直方向上将如何包裹，在UV映射中对应于V	同
texture.repeat:Vector2	决定纹理在表面的重复次数，两个方向分别表示U和V	-

包裹模式的可选值

包裹模式	描述
THREE.RepeatWrapping	纹理将简单地重复到无穷大
THREE.ClampToEdgeWrapping	纹理中的最后一个像素将延伸到网格的边缘
THREE.MirroredRepeatWrapping	在每次重复时将进行镜像

import tile from "./assets/tile.jpg";
// 1.创建地面
const geometry = new THREE.PlaneGeometry(300, 250);

// 2.加载纹理对象
const texLoader = new THREE.TextureLoader();
const texture = texLoader.load(tile)

//3.开启阵列,设置阵列模式
texture.wrapS = THREE.RepeatWrapping;
texture.wrapT = THREE.RepeatWrapping;
// uv两个方向纹理重复数量
texture.repeat.set(8,8);
const material = new THREE.MeshLambertMaterial({
  map:texture,
});

案例：矩形Mesh+背景透明png贴图

想要png贴图完全透明的部分不显示，需要将材质的transparent属性打开。

// 矩形平面网格模型设置背景透明的png贴图
import direction from "./assets/direction .jpg";
const geometry = new THREE.PlaneGeometry(60, 60); //默认在XOY平面上
const textureLoader = new THREE.TextureLoader();
const material = new THREE.MeshBasicMaterial({
    map: textureLoader.load(direction ),        
    transparent: true, //使用背景透明的png贴图，注意开启透明计算 
});
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
mesh.rotateX(-Math.PI / 2);

案例：uv动画 - 纹理对象的偏移属性offset

偏移之后的左边部分被截掉，右边的剩余部分为图片最后1px无限重复

// 渲染循环
function render() {
    texture.offset.x +=0.001;//设置纹理动画：偏移量根据纹理和动画需要，设置合适的值
    renderer.render(scene, camera);
    requestAnimationFrame(render);
}
render();

纹理贴图阵列 + UV动画

开启阵列之后，左边偏移消失的地方会拼接到右边偏移之后多出来的地方(首尾相连)

import * as THREE from "three";
import panda from "/panda.png";

const scene = new THREE.Scene();
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(
  45,
  window.innerWidth / window.innerHeight, 
  1,
  8000
);
camera.position.set(300,300,300)

const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);

const geometry = new THREE.PlaneGeometry(200, 200);
const loader = new THREE.TextureLoader();
const texture = loader.load(panda)
// 设置U方向阵列模式
texture.wrapS = THREE.RepeatWrapping;
// u方向纹理重复数量
texture.repeat.x=2;
const material = new THREE.MeshBasicMaterial( {
  map: texture
} );
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(mesh);

const ambient = new THREE.AmbientLight(0xffffff,3)
scene.add(ambient);

document.body.appendChild(renderer.domElement);
// 渲染循环
function render() {
    texture.offset.x +=0.1;
    renderer.render(scene, camera);
    requestAnimationFrame(render);
}
render();

环境贴图

环境贴图是一类用于模拟环境反射光照的一种 3D 技术

为什么叫天空盒
OpenGL中天空盒的思想就是绘制一个大的立方体，然后将观察者放在立方体的中心，当相机移动时，这个立方体也跟着相机一起移动，这样相机就永远不会运动到场景的边缘。

添加环境贴图 mesh材质的envMap属性

给模型设置环境贴图后，可以将光反射的环境部分映射到模型上(类似镜子将人反射在镜子上面)。

使用下图作为环境贴图

这里一定要将设置envMap.mapping，不然模型就是一片黑色，这里设置成THREE.EquirectangularReflectionMapping和THREE.EquirectangularRefractionMapping都可以。

// 这里的图片都在public文件夹下
const geometry = new THREE.PlaneGeometry(200, 200);
const loader = new THREE.TextureLoader();
const texture = loader.load("/assets/door.png") 
const material = new THREE.MeshBasicMaterial({
  map: texture,
});
loader.load("/assets/test.jpg",(envMap)=>{
  envMap.mapping = THREE.EquirectangularReflectionMapping;
  material.envMap = envMap;
})

const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(mesh);

案例：使用一个全景图作为环境贴图

loader.load("/assets/test.jpg",(envMap)=>{
  envMap.mapping = THREE.EquirectangularReflectionMapping;
  scene.background = envMap; // 将全景图设置为scen的背景
  scene.environment = envMap;
  material.envMap = envMap; // 设置为环境贴图后，可以在模型上看见光反射的环境
})

注意：scene.background与scene.environment需要一起设置。scene.background控制场景的背景，scene.environment纹理贴图将会被设为场景中所有物理材质的环境贴图。该属性不能够覆盖已存在的、已分配给 MeshStandardMaterial.envMap 的贴图。

如果色调不喜欢，可以修改渲染器的色调映射webGLRenderer.toneMapping: Constant和映射色调的曝光程度webGLRenderer.toneMappingExposure : Number，可以访问案例体会一下不同值的区别

// 默认值
THREE.NoToneMapping
THREE.LinearToneMapping
THREE.ReinhardToneMapping
THREE.CineonToneMapping
THREE.ACESFilmicToneMapping

使用立方体纹理加载器CubeTextureLoader加载环境贴图

语法:new CubeTextureLoader( manager : LoadingManager )
参数：加载器使用的 loadingManager，默认值为THREE.DefaultLoadingManager
继承链：Loader → CubeTextureLoader
返回值：返回创建的立方体纹理加载器CubeTextureLoader.
描述：立方体纹理加载器CubeTextureLoader的.load()方法加载6张图片，返回一个立方体纹理对象CubeTexture。

loader.setPath 设置基础路径

// 加载环境贴图
// 加载周围环境6个方向贴图
// 上下左右前后6张贴图构成一个立方体空间

const loader = new THREE.TextureLoader();
const texture = loader.load("/assets/door1.png")
const alphaMap = loader.load("/assets/mask.png")
const urls = [
  '/assets/tile.jpg', x轴正方向  p:正positive  n:负negative
  '/assets/tile.jpg', x轴负方向  p:正positive  n:负negative
  '/assets/tile.jpg', y轴正方向
  '/assets/tile.jpg', y轴负方向
  '/assets/tile.jpg', z轴正方向
  '/assets/tile.jpg', z轴负方向
]
let textureCube = new THREE.CubeTextureLoader().load(urls);
scene.background = textureCube;
const material = new THREE.MeshBasicMaterial({
  map: texture,
  envMap:textureCube,
});

透明贴图 mesh的alphaMap属性 / 高光贴图 mesh的specularMap属性/光照贴图 mesh的lightMap属性/环境遮挡贴图 mesh的aoMap属性

• 透明贴图：alpha贴图是一张灰度纹理，用于控制整个表面的透明度。
• 高光贴图：用于控制对象表面的高光反射强度和位置，通常使用灰度图像来表示不同的反射强度值。
• 光照贴图：用于控制对象表面的光照强度和位置，通常使用灰度图像来表示不同的光照强度值。光照贴图可以让对象表面看起来更加真实，增强细节和立体感。
• 环境光遮蔽贴图(AO贴图)：用于控制对象表面在环境光下的遮蔽程度，通常使用灰度图像来表示不同的遮蔽程度值。

贴图类型	黑色	白色	灰色
透明贴图alphaMap	不透明区域	完全透明	不同程度的半透明
高光贴图specularMap	不反射区域	最大反射强度区域	不同程度反射强度区域
光照贴图lightMap	无光照		五颜六色的光
环境遮蔽贴图aoMap	完全被遮蔽	没有遮蔽	不同程度的遮蔽

案例代码
代码只显示某一贴图，测试时可以修改为不同贴图的设置属性，使用下图测试效果。

const texture = loader.load("/assets/door.png")
const alphaMap = loader.load("/assets/transparent.png")
let planeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({
  color: 0xffffff,
  map: texture,
  transparent: true, // 允许透明
  // 透明度贴图
  alphaMap: alphaMap,
  reflectivity: 0.5,  //设置反射强度
});