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前端2024加分技能：官网3D Banner效果 three.js vue实现

2024-03-10 11:03:02 前端知识 前端哥 397 87 我要收藏

官网3D Banner效果 three.js+vue实现

image.png

最近没什么事，写了一个3D Banner效果，给广大前端同行们分享下。

在线3D体验地址1：http://www.webgl3d.cn/3D/banner1/index.html

在线3D体验地址2：http://www.webgl3d.cn/3D/banner3/index.html

【视频展示】 https://www.bilibili.com/video/BV1Ci4y1e7XX/?share_source=copy_web&vd_source=026f0cd0b145ec9bc2c005d9eaf67b0b

官网3D Banner

大部分官网的Banner效果一般是一张背景图片，或者多张图构成的小动画。不过随着webgl的流行，一些官网会用3D模型制作官网的Banner效果。

3D Banner相比普通的静态图片，视觉效果更好，更立体。

技术栈

  1. 三维建模软件：Blender
  2. 3D部分代码：three.js引擎
  3. 普通前端部分：Vue + Vite

普通web前端部分没什么特殊的，主要是3D部分给大家介绍下，整体的思路。

三维建模软件：Blender

对于普通的2D网页，一般需要UI设计师，先出设计稿，然后前端写代码。

对于3D网页效果，类似的流程，首先需要3D美术，使用三维建模软件，绘制3D效果图，然后前端根据3D模型素材写相关代码。

建模软件：3D建模软件有很多可供选择，比如C4D、Blender，我上面案例就是用的三维建模软件Blender绘制。

3D代码：Three.js

为了渲染3D效果，大家需要去了解一个WebGL相关的3D引擎库，就是Three.js。

如果你不了解threejs，可以参考学习threejs中文网的课程。

参考资料

Thee.js中文网：http://www.webgl3d.cn/

步骤1. Vue+Three.js开发环境、第一个3D案例效果

如果你对threejs有一定基础了，这部分可以跳过。

视频讲解

threejs与前端框架结合问题

有些同学是前端转来过来的，受到平时开发习惯影响，第一反应可能是threejs能不能与vue或react结合。

其实threejs知识点相对普通web前端是比较独立的，threejs的用法，你直接用.html文件写，还是结合vue或React框架写，API语法都是一样的。

所以你学习threejs的重点不是考虑前端框架问题，而是threejs本身，掌握了threejs，剩下的事情就很简单了。

Vue与threejs结合思路

回顾下前面1.6. 第一个3D案例知识点

three.js执行渲染方法.render();会输出一个canvas画布renderer.domElement，这个Canvas画布本质上就是一个HTML元素。

threejs与Vue结合的时候，你只需要把Canvas画布renderer.domElement插入到你的Vue页面上就行，插入任何一个div或其它元素中，或者放到某个Vue组件中都行。

// WebGL渲染器
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(width, height); 
renderer.render(scene, camera);
//three.js执行渲染命令会输出一个canvas画布(HTML元素)
document.body.appendChild(renderer.domElement);

接下来，你写的threejs代码结构，并不一定就要和我下面视频完全一致，你可以根据你自己项目情况，自由调整。

脚手架Vite

使用脚手架Vite快速创建一个vue工程文件，具体跟着视频可操作即可

npm create  vite@latest

执行命令npm create vite@latest，然后选择你想要的开发环境即可。

vite使用文档

第一步是选择你的前端框架，第二步是选择是否支持TS。

注意：安装使用Vite之前，确保你电脑已经安装Nodejs了，尽量用最新版本的。

预览vite项目默认效果

  • 命令行执行npm i，安装所有默认依赖

  • 命令行执行npm run dev，查看vite里面Vue代码默认渲染效果。

现在你可以把默认的HTML和CSS代码删掉，然后在引入threejs代码。

npm安装threejs

安装threesjs时候，你可以指定你想要的版本。

// 比如安装157版本
npm install three@0.157.0 -S

Vue中引入threejs代码

新建index.js文件,把threejs代码写在index.js里面。

index.js文件引入three.js。

import * as THREE from 'three';

复制前面课程第一个3D案例的代码，粘贴到index.js文件。

// 三维场景
const scene = new THREE.Scene();
// 模型对象
const geometry = new THREE.BoxGeometry(50, 50, 50);
const material = new THREE.MeshBasicMaterial({
    color: 0x0000ff, 
});
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material); 
scene.add(mesh); 
// AxesHelper：辅助观察的坐标系
const axesHelper = new THREE.AxesHelper(250);
scene.add(axesHelper);
const width = 800; //宽度
const height = 500; //高度
// 相机
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(30, width / height, 1, 3000);
camera.position.set(292, 223, 185);
camera.lookAt(0, 0, 0);
// WebGL渲染器
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(width, height); 
renderer.render(scene, camera);
//three.js执行渲染命令会输出一个canvas画布(HTML元素)，你可以插入到web页面中
document.body.appendChild(renderer.domElement);

然后把threejs对应的index.js文件引入到vue的main.js文件中。

// main.js文件
import './index.js'// 执行threejs代码

当然你也可以根据需要，在其它Vue组件中调用执行threejs代码。

设置canvas画布全屏

上面画布设置了固定宽高度，下面改成文档区域宽高度，也就是所谓canvas画布全屏

const width = window.innerWidth;
const height = window.innerHeight;
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(30, width / height, 1, 3000);
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(width, height);

// 可以放到vite项目style.css文件中
body{
    // 把canvas画布与body区域边距设置为0
    margin: 0px;
}

引入扩展库OrbitControls

查看文件node_modules，在目录three/examples/jsm中，你可以看到threejs的很多扩展库。

对于这些扩展库，不会一次都引入，一般你用到那个，单独引入即可，下面以OrbitControls为例给大家展示。

OrbitControls功能就是旋转缩放平移，在1.9小节有具体讲解：1.9. 相机控件OrbitControls，如果还没学习，可以提前看下。

import { OrbitControls } from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls.js';

复制1.9. 相机控件OrbitControls里面关于相机控件的代码。

// 设置相机控件轨道控制器OrbitControls
const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);
// 如果OrbitControls改变了相机参数，重新调用渲染器渲染三维场景
controls.addEventListener('change', function () {
    renderer.render(scene, camera); //执行渲染操作
});//监听鼠标、键盘事件

步骤2：加载gltf模型

美术制作好Banner的3D模型之后，可以选择导出gltf格式，当然也可以用别的格式，只是说gltf格式非常常用。

然后使用threejs的gltf加载器，加载渲染Banner的gltf模型，这样，你就能在网页上看到Banner的3D效果图。

本节课，以gltf格式为例，给大家讲解加载外部三维模型的整个过程。

场景、光源、渲染器、相机控件等前面说过基础代码，本节课不专门讲解，主要是把下面三部，给大家全流程演示一遍。

  1. gltf模型加载器GLTFLoader.js
  2. 相机参数根据需要设置
  3. 加载gltf的时候，webgl渲染器编码方式设置

1.1.引入GLTFLoader.js

// 引入gltf模型加载库GLTFLoader.js
import { GLTFLoader } from 'three/examples/jsm//loaders/GLTFLoader.js';

1.2.gltf加载器new GLTFLoader()

执行new GLTFLoader()就可以实例化一个gltf的加载器对象。

// 创建GLTF加载器对象
const loader = new GLTFLoader();

1.3.gltf加载器方法.load()

通过gltf加载器方法.load()就可以加载外部的gltf模型。

执行方法.load()会返回一个gltf对象，作为参数2函数的参数，改gltf对象可以包含模型、动画等信息，本节课你只需要先了解gltf的场景属性gltf.scene,该属性包含的是模型信息，比如几何体BufferGometry、材质Material、网格模型Mesh。

loader.load( 'gltf模型.gltf', function ( gltf ) {
  console.log('控制台查看加载gltf文件返回的对象结构',gltf);
  console.log('gltf对象场景属性',gltf.scene);
  // 返回的场景对象gltf.scene插入到threejs场景中
  scene.add( gltf.scene );
})

相机选择(正投影OrthographicCamera和透视投影PerspectiveCamera)

如果你想预览一个三维场景，一般有正投影相机OrthographicCamera和透视投影相机PerspectiveCamera可供选择。不过大部分3D项目，比如一般都是使用透视投影相机PerspectiveCamera，比如游戏、物联网等项目都会选择透视投影相机PerspectiveCamera。

如果你希望渲染的结果符合人眼的远小近大的规律，毫无疑问要选择透视投影相机，如果不需要模拟人眼远小近大的投影规律，可以选择正投影相机。

尺寸概念

项目开发的时候，程序员对一个模型或者说一个三维场景要有一个尺寸的概念，不用具体值，要有一个大概印象。

一般通过三维建模软件可以轻松测试测量模型尺寸，比如作为程序员你可以用三维建模软件blender打开gltf模型，测量尺寸。

单位问题

three.js的世界并没有任何单位，只有数字大小的运算。

obj、gltf格式的模型信息只有尺寸，并不含单位信息。

不过实际项目开发的时候，一般会定义一个单位，一方面甲方、前端、美术之间更好协调，甚至你自己写代码也要有一个尺寸标准。比如一个园区、工厂，可以m为单位建模，比如建筑、人、相机都用m为尺度去衡量，如果单位不统一，就需要你写代码,通过.scale属性去缩放。

设置合适的相机参数

通过gltf加载完成，模型后，你还需要根据自身需要，设置合适的相机参数，就好比你拍照，你想拍摄一个石头，肯定要把相机对着石头，如果希望石头在照片上占比大，就要离石头近一些。

相机位置怎么设置，你就类比你的眼睛，如果你想模拟人在3D场景中漫游，那么很简单，你把相机放在地面上，距离地面高度和人身高接近即可。

如果你想看到工厂的全貌，你可以理解为你坐着无人机向下俯瞰，简单说，相比人漫游工厂，整体预览工厂相机距离工厂距离更远一些，否则你也看不到全貌，当然过于远了，你就看不清工厂了。

以课程工厂为例，先设定一个小目标，我们希望工厂能够居中显示在canvas画布上，并且保证可以整体预览。

下面以透视投影相机PerspectiveCamera为例说明。

2.1.相机位置.position

工厂尺寸范围大概200米数量级，那么如果想整体预览观察工厂所有模型，那很简单，第一步，把camera.position的xyz值统统设置为几百即可，比如(200, 200, 200)。

具体xyz值，你可以通过OrbitControls可视化操作调整，然后浏览器控制台记录相机参数即可。

camera.position.set(200, 200, 200);

2.2 某位置在canvas画布居中

你需要工厂那个位置在canavs画布上居中，直接把camera.lookAt()指向哪个坐标。

如果美术建模，把工厂整体居中，也就是说模型的几何中心，大概位于世界坐标原点。你设置camera.lookAt(0,0,0),相机视线指向坐标原点。

camera.lookAt(0, 0, 0);

注意相机控件OrbitControls会影响lookAt设置，注意手动设置OrbitControls的目标参数


camera.lookAt(100, 0, 0);
// 设置相机控件轨道控制器OrbitControls
const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);
// 相机控件.target属性在OrbitControls.js内部表示相机目标观察点，默认0,0,0
// console.log('controls.target', controls.target);
controls.target.set(100, 0, 0);
controls.update();//update()函数内会执行camera.lookAt(controls.targe)

2.3.远裁截面far参数

近裁截面near和远裁截面far，要能包含你想渲染的场景，否则超出视锥体模型会被剪裁掉，简单说near足够小，far足够大，主要是far。

PerspectiveCamera(fov, aspect, near, far)

测量工厂尺寸大概几百的数量级，这里不用测具体尺寸，有个大概数量级即可，然后far设置为3000足够了。

const camera = new THREE.PerspectiveCamera(30, width / height, 1, 3000);

3.纹理贴图颜色偏差解决

three.js加载gltf模型的时候，可能会遇到three.js渲染结果颜色偏差，对于这种情况，你只需要修改WebGL渲染器默认的编码方式.outputEncoding即可

//解决加载gltf格式模型纹理贴图和原图不一样问题
renderer.outputEncoding = THREE.sRGBEncoding;

注意！！！！！！！最新版本属性名字有改变。渲染器属性名.outputEncoding已经变更为.outputColorSpace。

查WebGL渲染器文档，你可以看到.outputColorSpace的默认值就是SRGB颜色空间THREE.SRGBColorSpace，意味着新版本代码中，加载gltf，没有特殊需要，不设置.outputColorSpace也不会引起色差。

//新版本，加载gltf，不需要执行下面代码解决颜色偏差
renderer.outputColorSpace = THREE.SRGBColorSpace;//设置为SRGB颜色空间

步骤3：材质效果

作为Banner，肯定需要比较好的材质效果，不能随随便便加载一个gltf模型，这样的材质效果不会太好。

一般来说首先美术在Blender软件中，可以设置PBR材质的相关属性，比如玻璃材质的金属度、粗糙度、透射度等属性，然后导出gltf格式模型的时候，这些PBR材质属性可以跟随导出。threejs加载gltf模型的时候，会自动解析相关的材质属性。

尤其是上面Banner中的玻璃材质，为了更好的3D效果，最好设置好环境贴图，这样玻璃质感才会更强烈。

// 加载环境贴图
const textureCube = new THREE.CubeTextureLoader()
    .setPath('./环境贴图/环境贴图0/')
    .load(['px.jpg', 'nx.jpg', 'py.jpg', 'ny.jpg', 'pz.jpg', 'nz.jpg']);
new THREE.MeshStandardMaterial({
    metalness: 1.0,
    roughness: 0.5,
    envMap: textureCube, //设置pbr材质环境贴图
})    

obj.material.envMap = textureCube; //设置环境贴图

补充内容：PBR材质介绍

本节课没有具体的代码，就是给大家科普一下PBR材质，所谓PBR就是，基于物理的渲染(physically-based rendering)。

Three.js提供了两个PBR材质相关的APIMeshStandardMaterial和MeshPhysicalMaterial,MeshPhysicalMaterial是MeshStandardMaterial扩展的子类，提供了更多功能属性。

光照模型

如果你有初高中最基本的物理光学知识，应该有折射、镜面反射、漫反射等基本光学概念，对于实际生活中的光学问题，Three.js会提供一些的光照模型来模拟物体表面的光照，光照模型就一种模拟光照的计算方法。MeshPhysicalMaterial和MeshLambertMaterial一样都是渲染网格模型的材质，但是他们用的光照模型不同，具体点说就是材质模拟Mesh反射光照的代码算法不同，算法不同，自然模拟光照的真实程度也不同。

如果你想深入研究光照模型，可以学习下原生WebGL或WebGPU，或者看看计算机图形学相关书籍，使用threejs的大部分情况，用不着你自己实现光照模型算法，毕竟threejs通过网格模型材质帮你实现了。

PBR相关理论介绍文章

  • 半小时了解PBR：https://zhuanlan.zhihu.com/p/37639418
  • PBR知识体系整理：https://zhuanlan.zhihu.com/p/100596453
  • PBR核心知识体系总结与概览：https://zhuanlan.zhihu.com/p/53086060

网格模型材质整体回顾

  • MeshLambertMaterial: Lambert光照模型(漫反射)

  • MeshPhongMaterial：Phong光照模型(漫反射、高光反射)

  • MeshStandardMaterial和MeshPhysicalMaterial：基于物理的光照模型(微平面理论、能量守恒、菲涅尔反射…)

PBR材质相比MeshLambertMaterial和MeshPhongMaterial可以提供更逼真的、更接近生活中的材质效果，当然也会占用更多的电脑硬件资源。

通过MeshPhysicalMaterial文档，提供的资源，可以查看多个PBR材质的案例效果，系统课程中轿车展示案例也会用到PBR材质。

渲染占用资源和表现能力

整体上来看，就是渲染表现能力越强，占用的计算机硬件资源更多。

  • 占用渲染资源
    MeshBasicMaterial < MeshLambertMaterial < MeshPhongMaterial < MeshStandardMaterial < MeshPhysicalMaterial

  • 渲染表现能力
    MeshBasicMaterial < MeshLambertMaterial < MeshPhongMaterial < MeshStandardMaterial < MeshPhysicalMaterial

PBR材质金属度和粗糙度(金属效果)

本节课给大家介绍PBR材质MeshStandardMaterial金属度metalness和粗糙度roughness,再加上下节课讲解的环境贴图.envMap,给大家呈现一个金属渲染效果。

金属度metalness

金属度属性.metalness表示材质像金属的程度, 非金属材料,如木材或石材,使用0.0,金属使用1.0。

threejs的PBR材质，.metalness默认是0.5,0.0到1.0之间的值可用于生锈的金属外观

new THREE.MeshStandardMaterial({
    metalness: 1.0,//金属度属性
})

mesh.material.metalness = 1.0;//金属度

粗糙度roughness

生活中不同物体表面的粗糙程度不同，比如地面比较粗糙，比如镜子表面就非常非常光滑。

粗糙度roughness表示模型表面的光滑或者说粗糙程度，越光滑镜面反射能力越强，越粗糙，表面镜面反射能力越弱，更多地表现为漫反射。

粗糙度roughness,0.0表示平滑的镜面反射,1.0表示完全漫反射,默认0.5。

new THREE.MeshStandardMaterial({
    roughness: 0.5,//表面粗糙度
})

mesh.material.roughness = 0.5;//表面粗糙度

环境贴图.envMap(金属效果)

环境贴图对PBR材质渲染效果影响还是比较大，一般渲染PBR材质的模型，最好设置一个合适的环境贴图。

立方体纹理加载器CubeTextureLoader

  • TextureLoader返回Texture
  • CubeTextureLoader返回CubeTexture

通过前面学习大家知道，通过纹理贴图加载器TextureLoader的.load()方法加载一张图片可以返回一个纹理对象Texture。

立方体纹理加载器CubeTextureLoader的.load()方法是加载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。

CubeTextureLoader加载环境贴图

所谓环境贴图，就是一个模型周围的环境的图像，比如一间房子，房子的上下左右前后分别拍摄一张照片，就是3D空间中6个角度方向的照片。

// 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
// 'px.jpg', 'nx.jpg'：x轴正方向、负方向贴图  p:正positive  n:负negative
// 'py.jpg', 'ny.jpg'：y轴贴图
// 'pz.jpg', 'nz.jpg'：z轴贴图
const textureCube = new THREE.CubeTextureLoader()
    .setPath('./环境贴图/环境贴图0/')
    .load(['px.jpg', 'nx.jpg', 'py.jpg', 'ny.jpg', 'pz.jpg', 'nz.jpg']);
    // CubeTexture表示立方体纹理对象，父类是纹理对象Texture

MeshStandardMaterial环境贴图属性.envMap

实际生活中，一个物体表面，往往会反射周围的环境。人的眼睛看到的东西，往往反射有周围景物，所以three.js渲染模型，如果想渲染效果更好看，如果想更符合实际生活情况，也需要想办法让模型反射周围景物。

MeshStandardMaterial材质的环境贴图属性是.envMap，通过PBR材质的贴图属性可以实现模型表面反射周围景物，这样渲染效果更好。

// 加载环境贴图
const textureCube = new THREE.CubeTextureLoader()
    .setPath('./环境贴图/环境贴图0/')
    .load(['px.jpg', 'nx.jpg', 'py.jpg', 'ny.jpg', 'pz.jpg', 'nz.jpg']);
new THREE.MeshStandardMaterial({
    metalness: 1.0,
    roughness: 0.5,
    envMap: textureCube, //设置pbr材质环境贴图
})    

obj.material.envMap = textureCube; //设置环境贴图

环境贴图反射率.envMapIntensity

MeshStandardMaterial的.envMapIntensity属性主要用来设置模型表面反射周围环境贴图的能力，或者说环境贴图对模型表面的影响能力。具体说.envMapIntensity相当于环境贴图的系数，环境贴图像素值乘以该系数后，在用于影响模型表面。

// envMapIntensity：控制环境贴图对mesh表面影响程度
//默认值1, 设置为0.0,相当于没有环境贴图
obj.material.envMapIntensity = 1.0;

粗糙度roughness为0

你可以尝试把粗糙度roughness设置为0，看看模型对环境贴图的反射效果。

obj.material.roughness = 0.0;//完全镜面反射，像镜子一样

选择合适的环境贴图

不同的明暗或景物的环境贴图对渲染效果的影响是不一样的，所以不仅要设置环境贴图，还要根据需要选择合适的环境贴图，一般实际开发使用美术提供的环境贴图即可。

你可以尝试测试源码中提供多个环境贴图对比渲染效果差异。

纹理和渲染器颜色空间一致

//如果renderer.outputEncoding=THREE.sRGBEncoding;环境贴图需要保持一致
textureCube.encoding = THREE.sRGBEncoding;

环境贴图2

接着上节课的环境贴图给大家讲解。

环境贴图作用测试

实际生活中光源照射到一个物体上，这个物体反射出去的光线也会影响其他的物体，环境贴图就是用一种简单方式，近似模拟一个物体周边环境对物体表面的影响。

测试：对于PBR材质，如果threejs三维场景不添加任何光源，物体就是完全黑色的，你可以不添加任何光源，尝试只使用环境贴图，你会发现物体表面的颜色也能看到，这说明环境贴图其实相当于提供了物体周围环境发射或反射的光线。

测试：更换不同明暗的环境贴图，你会发现场景中模型的明暗也有变化。

场景环境属性.environment

网格模型可以通过材质的.envMap属性设置环境贴图，如果一个gltf模型中所有的Mesh都要设置环境贴图就需要递归遍历gltf模型，给里面每个Mesh的材质设置.envMap。

loader.load("../工厂.glb", function (gltf) {
    // 递归遍历批量设置环境贴图
    gltf.scene.traverse(function (obj) {
        if (obj.isMesh) { //判断是否是网格模型
            obj.material.envMap = textureCube; //设置环境贴图
        }
    });
})

如果你希望环境贴图影响场景中scene所有Mesh，可以通过Scene的场景环境属性.environment实现,把环境贴图对应纹理对象设置为.environment的属性值即可。

// 环境贴图纹理对象textureCube作为.environment属性值,影响所有模型
scene.environment = textureCube;

环境贴图色彩空间编码.encoding

//如果renderer.outputEncoding=THREE.sRGBEncoding;环境贴图需要保持一致
textureCube.encoding = THREE.sRGBEncoding;

MeshPhysicalMaterial清漆层.clearcoat

MeshPhysicalMaterial和MeshStandardMaterial都是拥有金属度metalness、粗糙度roughness属性的PBR材质，MeshPhysicalMaterial是在MeshStandardMaterial基础上扩展出来的子类，除了继承了MeshStandardMaterial的金属度、粗糙度等属性，还新增了清漆.clearcoat、透光率.transmission、反射率.reflectivity、光泽.sheen、折射率.ior等等各种用于模拟生活中不同材质的属性。

清漆层属性.clearcoat

清漆层属性.clearcoat可以用来模拟物体表面一层透明图层，就好比你在物体表面刷了一层透明清漆，喷了点水。.clearcoat的范围0到1，默认0。

const material = new THREE.MeshPhysicalMaterial( {
	clearcoat: 1.0,//物体表面清漆层或者说透明涂层的厚度
} );

清漆层粗糙度.clearcoatRoughness

清漆层粗糙度.clearcoatRoughness属性表示物体表面透明涂层.clearcoat对应的的粗糙度，.clearcoatRoughness的范围是为0.0至1.0。默认值为0.0。

const material = new THREE.MeshPhysicalMaterial( {
	clearcoat: 1.0,//物体表面清漆层或者说透明涂层的厚度
	clearcoatRoughness: 0.1,//透明涂层表面的粗糙度
} );

车外壳PBR材质设置

在设置车外壳清漆层之前，先创建一个MeshPhysicalMaterial材质，并设置好环境贴图、金属度、粗糙度，属性值先根据文档说明给一个大概的值，具体可以通过gui交互界面可视化调试。

const mesh = gltf.scene.getObjectByName('外壳01');
mesh.material = new THREE.MeshPhysicalMaterial({
        color: mesh.material.color, //默认颜色
        metalness: 0.9,//车外壳金属度
        roughness: 0.5,//车外壳粗糙度
        envMap: textureCube, //环境贴图
        envMapIntensity: 2.5, //环境贴图对Mesh表面影响程度
})

车外壳油漆效果

车外壳油漆效果，你可以通过PBR材质的清漆层属性.clearcoat和清漆层粗糙度.clearcoatRoughness属性模拟。

属性值先根据文档说明给一个大概的值，具体可以通过gui交互界面可视化调试。

const mesh = gltf.scene.getObjectByName('外壳01');
mesh.material = new THREE.MeshPhysicalMaterial( {
	clearcoat: 1.0,//物体表面清漆层或者说透明涂层的厚度
	clearcoatRoughness: 0.1,//透明涂层表面的粗糙度
} );

GUI可视化调试PBR材质属性

关于gui的使用，在第一章节入门中详细将结果，具体使用可以参照前面讲解。

// 范围可以参考文档
matFolder.add(mesh.material,'metalness',0,1);
matFolder.add(mesh.material,'roughness',0,1);
matFolder.add(mesh.material,'clearcoat',0,1);
matFolder.add(mesh.material,'clearcoatRoughness',0,1);
matFolder.add(mesh.material,'envMapIntensity',0,10);

物理材质透光率.transmission

如果你已经掌握上节课内容，可以继续学习物理材质MeshPhysicalMaterial的透光率属性.transmission和折射率属性.ior。

透光率(透射度).transmission

为了更好的模拟玻璃、半透明塑料一类的视觉效果，可以使用物理透明度.transmission属性代替Mesh普通透明度属性.opacity。

使用.transmission属性设置Mesh透明度,即便完全透射的情况下仍可保持高反射率。

物理光学透明度.transmission的值范围是从0.0到1.0。默认值为0.0。

const mesh = gltf.scene.getObjectByName('玻璃01')
mesh.material = new THREE.MeshPhysicalMaterial({
    transmission: 1.0, //玻璃材质透光率，transmission替代opacity 
})

折射率.ior

非金属材料的折射率从1.0到2.333。默认值为1.5。

不同材质的折射率，你可以百度搜索。

new THREE.MeshPhysicalMaterial({
    ior:1.5,//折射率
})

玻璃透光率.transmission设置

先设置玻璃金属度和粗糙度

const mesh = gltf.scene.getObjectByName('玻璃01')
mesh.material = new THREE.MeshPhysicalMaterial({
    metalness: 0.0,//玻璃非金属 
    roughness: 0.0,//玻璃表面光滑
    envMap:textureCube,//环境贴图
    envMapIntensity: 1.0, //环境贴图对Mesh表面影响程度
})

设置透光率.transmission和折射率.ior。

new THREE.MeshPhysicalMaterial({
    transmission: 1.0, //玻璃材质透光率，transmission替代opacity 
    ior:1.5,//折射率
})

GUI可视化调试PBR材质属性

基本参数和代码设置好以后，就是通过GUI可视化交互界面，调试PBR材质或光源的参数，gui.js库的使用参考入门章节介绍。

const obj = {
    color: mesh.material.color, // 材质颜色
};
// 材质颜色color
matFolder.addColor(obj, 'color').onChange(function (value) {
    mesh.material.color.set(value);
});
// 范围可以参考文档
matFolder.add(mesh.material,'metalness',0,1);
matFolder.add(mesh.material,'roughness',0,1);
matFolder.add(mesh.material,'transmission',0,1);
matFolder.add(mesh.material,'ior',0,3);
matFolder.add(mesh.material,'envMapIntensity',0,10);

三维建模软件导出PBR材质属性

实际开发的时候PBR材质的属性，很多时候是可以在三维建模软件中设置的，然后通过gltf导出即可，这样就不用在threejs代码设置。

通常美术对三维场景渲染的了解也比大部分前端程序员多的多，只要美术在三维建模软件设置好并导出包含pbr材质属性的gltf即可。

threejs与建模软件对接的问题

  1. gltf能否存储3D建模软件的某个材质属性：有些三维软件特有的材质属性，不一定能通过gltf导出，也谈不上threejs解析
  2. 三维建模能否导出PBR材质：能导出的话，能导出哪些属性，不能导出哪些属性

如果你的三维建模不能导出pbr材质，或者部分pbr材质属性无法导出，那你通常需要用代码方式添加材质，这样就麻烦些。

Blender导出PBR材质演示

首先Blender最新版导出gltf模型时候，是可以把PBR材质的很多属性导出的，比如金属度metalness、粗糙度roughness、清漆.clearcoat、透光率(透射度).transmission等等。课件源码中提供了blender导出的gltf模型你可以浏览器控制台打印测试，这些PBR材质属性能否解析渲染。

Bledner中设置PBR材质

你可以在Bledner中设置车外壳、车玻璃的材质属性

  1. 车外壳：清漆、清漆粗糙度
  2. 车玻璃：透光率(透射度)

threejs解析gltf材质规则

大家都知道，MeshPhysicalMaterial是MeshStandardMaterial的子类，具有更多的PBR材质属性和功能。

所以，threejs解析gltf模型，会用两种材质PBR材质去解析，一个是标准网格材质MeshStandardMaterial，一个是物理网格材质MeshPhysicalMaterial，如果能用MeshStandardMaterial表示就用，不能就换MeshPhysicalMaterial。

具体说就是，threejs解析gltf模型材质的时候，一般默认使用标准网格材质MeshStandardMaterial，如果gltf有的材质具有.clearcoat、.transmission等属性，标准网格材质MeshStandardMaterial无法表达的时候，会用物理网格材质MeshPhysicalMaterial来解析gltf材质。

查看threejs解析的PBR材质

gltf.scene.traverse(function(obj) {
    if (obj.isMesh) {
        console.log('obj.material',obj.material);
    }
});
console.log('外壳',mesh1.material);
console.log('玻璃',mesh2.material);

设置环境贴图

这时候清漆、清漆粗糙度、透光率(透射度)等属性Bledner都已经设置好了，threejs可以自动解析渲染,不用在代码中麻烦设置了，只要配上环境贴图即可。

const mesh1 = gltf.scene.getObjectByName('外壳01');
mesh1.material.envMap = textureCube; //环境贴图
mesh1.material.envMapIntensity = 1.0; 环境贴图对Mesh表面影响程度
const mesh2 = gltf.scene.getObjectByName('玻璃01');
mesh2.material.envMap = textureCube; //环境贴图
mesh2.material.envMapIntensity = 1.0; 环境贴图对Mesh表面影响程度
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标签
three.js3dthreejs
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