Three.js 實現(xiàn)虎年春節(jié)3D創(chuàng)意頁面
作者：dragonir
來源：SegmentFault 思否社區(qū)
背景
虎年 春節(jié)將至，本文使用 React + Three.js 技術(shù)棧，實現(xiàn)趣味 3D 創(chuàng)意頁面。本文包含的知識點(diǎn)主要包括ShadowMaterial、 MeshPhongMaterial 兩種基本材質(zhì)的使用、使用 LoadingManager 展示模型加載進(jìn)度、OrbitControls 的緩動動畫、TWEEN 簡單補(bǔ)間動畫效果等。
實現(xiàn)
在線預(yù)覽，已適配移動端：https://dragonir.github.io/3d/#/lunar
引入資源
其中 GLTFLoader、FBXLoader 用于加在模型、OrbitControls 用戶鏡頭軌道控制、TWEEN 用于生成補(bǔ)間動畫。
import * as THREE from "three";
import { GLTFLoader } from "three/examples/jsm/loaders/GLTFLoader";
import { FBXLoader } from "three/examples/jsm/loaders/FBXLoader";
import { OrbitControls } from "three/examples/jsm/controls/OrbitControls";
import { TWEEN } from "three/examples/jsm/libs/tween.module.min.js";
場景初始化
這部分內(nèi)容主要用于初始化場景和參數(shù)，詳細(xì)講解可點(diǎn)擊文章末尾鏈接閱讀我之前的文章，本文不再贅述。
container = document.getElementById('container');
renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true });
renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
renderer.shadowMap.enabled = true;
container.appendChild(renderer.domElement);
// 場景
scene = new THREE.Scene();
scene.background = new THREE.TextureLoader().load(bgTexture);
// 霧化效果
scene.fog = new THREE.Fog(0xdddddd, 100, 120);
// 攝像機(jī)
camera = new THREE.PerspectiveCamera(60, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
camera.position.set(100, 100, 100);
camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));
// 平行光
const cube = new THREE.Mesh(new THREE.BoxGeometry(0.001, 0.001, 0.001), new THREE.MeshLambertMaterial({ color: 0xdc161a }));
cube.position.set(0, 0, 0);
light = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 1);
light.position.set(20, 20, 8);
light.target = cube;
scene.add(light);
// 環(huán)境光
const ambientLight = new THREE.AmbientLight(0xffffff);
scene.add(ambientLight);
// 聚光燈
const spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);
spotLight.position.set(-20, 20, -2);
scene.add(spotLight);
Fog 場景霧化
本例中，打開頁面時模型由遠(yuǎn)及近加載，顏色由白色變?yōu)椴噬墓δ?/strong>就是通過 Fog 實現(xiàn)的。Fog 類定義的是線性霧，霧的密度是隨著距離線性增大的，即場景中物體霧化效果隨著隨距離線性變化。
構(gòu)造函數(shù)：Fog(color, near, far)。
color 屬性: 表示霧的顏色，比如設(shè)置為紅色，場景中遠(yuǎn)處物體為黑色，場景中最近處距離物體是自身顏色，最遠(yuǎn)和最近之間的物體顏色是物體本身顏色和霧顏色的混合效果。
near 屬性：表示應(yīng)用霧化效果的最小距離，距離活動攝像機(jī)長度小于 near 的物體將不會被霧所影響。
far 屬性：表示應(yīng)用霧化效果的最大距離，距離活動攝像機(jī)長度大于 far 的物體將不會被霧所影響。
創(chuàng)建地面
本例中使用了背景圖，我需要一個既能呈現(xiàn)透明顯示背景、又能產(chǎn)生陰影的材質(zhì)生成地面，于是使用到 ShadowMaterial 材質(zhì)。
var planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(100, 100);
var planeMaterial = new THREE.ShadowMaterial({ opacity: .5 });
var plane = new THREE.Mesh(planeGeometry, planeMaterial);
plane.rotation.x = -0.5 * Math.PI;
plane.position.set(0, -8, 0);
plane.receiveShadow = true;
scene.add(plane);
ShadowMaterial 陰影材質(zhì)
此材質(zhì)可以接收陰影，但在其他方面完全透明。
構(gòu)造函數(shù)： ShadowMaterial(parameters: Object)
parameters：（可選）用于定義材質(zhì)外觀的對象，具有一個或多個屬性。
特殊屬性：
.isShadowMaterial[Boolean]：用于檢查此類或派生類是否為陰影材質(zhì)。默認(rèn)值為 true。因為其通常用在內(nèi)部優(yōu)化，所以不應(yīng)該更改該屬性值。
.transparent[Boolean]：定義此材質(zhì)是否透明。默認(rèn)值為 true。
創(chuàng)建魔法陣
在老虎底部地面創(chuàng)建一個炫酷的旋轉(zhuǎn)自發(fā)光圓形魔法陣。
cycle = new THREE.Mesh(new THREE.PlaneGeometry(40, 40), new THREE.MeshPhongMaterial({
map: new THREE.TextureLoader().load(cycleTexture),
transparent: true
}));
cycle.rotation.x = -0.5 * Math.PI;
cycle.position.set(0, -9, 0);
cycle.receiveShadow = true;
scene.add(cycle);
魔法陣的貼圖：
MeshPhongMaterial 網(wǎng)格材質(zhì)
一種用于具有鏡面高光的光澤表面的材質(zhì)。該材質(zhì)使用非物理的 Blinn-Phong 模型來計算反射率。
構(gòu)造函數(shù)：MeshPhongMaterial(parameters: Object)
parameters：（可選）用于定義材質(zhì)外觀的對象，具有一個或多個屬性。
特殊屬性：
.emissive[Color]：材質(zhì)的放射（光）顏色，基本上是不受其他光照影響的固有顏色。默認(rèn)為黑色。
.emissiveMap[Texture]：設(shè)置放射（發(fā)光）貼圖。默認(rèn)值為 null。放射貼圖顏色由放射顏色和強(qiáng)度所調(diào)節(jié)。如果你有一個放射貼圖，請務(wù)必將放射顏色設(shè)置為黑色以外的其他顏色。
.emissiveIntensity[Float]：放射光強(qiáng)度。調(diào)節(jié)發(fā)光顏色。默認(rèn)為 1。
.shininess[Float]：specular 高亮的程度，越高的值越閃亮。默認(rèn)值為 30。
.specular[Color]：材質(zhì)的高光顏色。默認(rèn)值為 0x111111 的顏色 Color。這定義了材質(zhì)的光澤度和光澤的顏色。
.specularMap[Texture]：鏡面反射貼圖值會影響鏡面高光以及環(huán)境貼圖對表面的影響程度。默認(rèn)值為 null。
與 MeshLambertMaterial 中使用的 Lambertian 模型不同，該材質(zhì)可以模擬具有鏡面高光的光澤表面（例如涂漆木材）。使用 Phong 著色模型計算著色時，會計算每個像素的陰影，與 MeshLambertMaterial 使用的 Gouraud 模型相比，該模型的結(jié)果更準(zhǔn)確，但代價是犧牲一些性能。
MeshStandardMaterial 和 MeshPhysicalMaterial 也使用這個著色模型。在 MeshStandardMaterial 或 MeshPhysicalMaterial 上使用此材質(zhì)時，性能通常會更高 ，但會犧牲一些圖形精度。
文字模型
使用 FBXLoader 來加載恭喜發(fā)財，歲歲平安字樣的 3D 文字模型。
const fbxLoader = new FBXLoader();
fbxLoader.load(textModel, mesh => {
mesh.traverse(child => {
if (child.isMesh) {
meshes.push(mesh);
child.castShadow = true;
child.receiveShadow = true;
// 調(diào)節(jié)材質(zhì)的金屬度、粗糙度、顏色等樣式
child.material.metalness = .2;
child.material.roughness = .8;
child.material.color = new THREE.Color(0x111111);
}
});
mesh.position.set(4, 6, -8);
mesh.rotation.set(-80, 0, 0);
mesh.scale.set(.32, .32, .32);
group.add(mesh);
});
嗶哩嗶哩 3D 文字生成教程傳送門：
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老虎模型
老虎模型是 gltf 格式，在使用 GLTFLoader 加載模型的過程中，發(fā)現(xiàn)有 bug，loader 無法讀取到模型體積的 total 值，于是使用通用加載器 LoadingManager 來管理模型加載進(jìn)度。
const manager = new THREE.LoadingManager();
manager.onStart = (url, loaded, total) => {};
manager.onLoad = () => {};
manager.onProgress = async(url, loaded, total) => {
if (Math.floor(loaded / total * 100) === 100) {
this.setState({ loadingProcess: Math.floor(loaded / total * 100) });
} else {
this.setState({ loadingProcess: Math.floor(loaded / total * 100) });
}
};
const gltfLoader = new GLTFLoader(manager);
gltfLoader.load(tigerModel, mesh => {
mesh.scene.traverse(child => {
if (child.isMesh) {
child.castShadow = true;
child.material.metalness = 0;
child.material.roughness = .8;
child.material.transparent = true;
child.material.side = THREE.DoubleSide;
child.material.color = new THREE.Color(0xffffff);
}
});
mesh.scene.rotation.y = Math.PI * 9 / 8;
mesh.scene.position.set(0, -4, 2);
mesh.scene.scale.set(.75, .75, .75);
// ?? 加載模型自身動畫
let meshAnimation = mesh.animations[0];
mixer = new THREE.AnimationMixer(mesh.scene);
let animationClip = meshAnimation;
let clipAction = mixer.clipAction(animationClip).play();
animationClip = clipAction.getClip();
group.add(mesh.scene);
scene.add(group)
});
LoadingManager 加載器管理器
它的功能是處理并跟蹤已加載和待處理的數(shù)據(jù)。如果未手動設(shè)置加強(qiáng)管理器，則會為加載器創(chuàng)建和使用默認(rèn)全局實例加載器管理器。一般來說，默認(rèn)的加載管理器已足夠使用了，但有時候也需要設(shè)置單獨(dú)的加載器，比如，你想為對象和紋理顯示單獨(dú)的加載條時。
構(gòu)造方法：LoadingManager(onLoad: Function, onProgress: Function, onError: Function)
onLoad：可選，所有加載器加載完成后，將調(diào)用此函數(shù)。
onProgress：可選，當(dāng)每個項目完成后，將調(diào)用此函數(shù)。
onError：可選，當(dāng)一個加載器遇到錯誤時，將調(diào)用此函數(shù)。
屬性：
.onStart[Function]：加載開始時被調(diào)用。參數(shù): url 被加載的項的url；itemsLoaded 目前已加載項的個數(shù)；itemsTotal 總共所需要加載項的個數(shù)。此方法默認(rèn)未定義。
.onLoad[Function]：所有的項加載完成后將調(diào)用此函數(shù)。默認(rèn)情況下，此方法時未定義的，除非在構(gòu)造函數(shù)中進(jìn)行傳遞。
.onProgress[Function]：此方法加載每一個項，加載完成時進(jìn)行調(diào)用。參數(shù)：url 被加載的項的 url；itemsLoaded 目前已加載項的個數(shù)；itemsTotal 總共所需要加載項的個數(shù)。默認(rèn)情況下，此方法時未定義的，除非在構(gòu)造函數(shù)中進(jìn)行傳遞。
.onError[Function]：此方法將在任意項加載錯誤時調(diào)用。參數(shù)：url 所加載出錯誤的項的 url。默認(rèn)情況下，此方法時未定義的，除非在構(gòu)造函數(shù)中進(jìn)行傳遞。
添加鏡頭移動補(bǔ)間動畫
模型加載完成后，通過結(jié)合使用 TWEEN.js 實現(xiàn)相機(jī)移動實現(xiàn)漫游，也就是打開頁面時看到的模型由遠(yuǎn)及近逐漸變大的動畫效果。
const Animations = {
animateCamera: (camera, controls, newP, newT, time = 2000, callBack) => {
var tween = new TWEEN.Tween({
x1: camera.position.x,
y1: camera.position.y,
z1: camera.position.z,
x2: controls.target.x,
y2: controls.target.y,
z2: controls.target.z,
});
tween.to({
x1: newP.x,
y1: newP.y,
z1: newP.z,
x2: newT.x,
y2: newT.y,
z2: newT.z,
}, time);
tween.onUpdate(function (object) {
camera.position.x = object.x1;
camera.position.y = object.y1;
camera.position.z = object.z1;
controls.target.x = object.x2;
controls.target.y = object.y2;
controls.target.z = object.z2;
controls.update();
});
tween.onComplete(function () {
controls.enabled = true;
callBack();
});
tween.easing(TWEEN.Easing.Cubic.InOut);
tween.start();
},
}
export default Animations;
調(diào)用示例：
Animations.animateCamera(camera, controls, { x: 0, y: 5, z: 21 }, { x: 0, y: 0, z: 0 }, 2400, () => {});
TWEEN.js
是一個補(bǔ)間動畫庫，可以實現(xiàn)很多動畫效果。它使一個對象在一定時間內(nèi)從一個狀態(tài)緩動變化到另外一個狀態(tài)。TWEEN.js 本質(zhì)就是一系列緩動函數(shù)算法，結(jié)合Canvas、Three.js 很簡單就能實現(xiàn)很多效果。
基本使用：
var tween = new TWEEN.Tween({x: 1}) // position: {x: 1}
.delay(100) // 等待100ms
.to({x: 200}, 1000) // 1s時間，x到200
.onUpdate(render) // 變更期間執(zhí)行render方法
.onComplete(() => {}) // 動畫完成
.onStop(() => {}) // 動畫停止
.start(); // 開啟動畫
要讓動畫真正動起來，需要在 requestAnimationFrame 中調(diào)用 update 方法。
TWEEN.update()
緩動類型：
TWEEN.js 最強(qiáng)大的地方在于提供了很多常用的緩動動畫類型，由 api easing() 指定。如示例中用到的：
tween.easing(TWEEN.Easing.Cubic.InOut);
鏈?zhǔn)秸{(diào)用：
TWEEN.js 支持鏈?zhǔn)秸{(diào)用，如在 動畫A 結(jié)束后要執(zhí)行 動畫B，可以這樣 tweenA.chain(tweenB) 利用鏈?zhǔn)秸{(diào)用創(chuàng)建往復(fù)來回循環(huán)的動畫：
var tweenA = new TWEEN.Tween(position).to({x: 200}, 1000);
var tweenB = new TWEEN.Tween(position).to({x: 0}, 1000);
tweenA.chain(tweenB);
tweenB.chain(tweenA);
tweenA.start();
控制器緩動移動
controls.enableDamping 設(shè)置為 true 可以開啟鼠標(biāo)移動場景時的緩動效果，產(chǎn)生運(yùn)動慣性，開啟后 3D 更具真實感。
controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);
controls.target.set(0, 0, 0);
controls.enableDamping = true;
controls.maxDistance = 160;
THREE.OrbitControls 參數(shù)控制一覽
//鼠標(biāo)控制是否可用
controls.enabled = true;
//聚焦坐標(biāo)
controls.target = new THREE.Vector3();
//最大最小相機(jī)移動距離（PerspectiveCamera 景深相機(jī)）
controls.minDistance = 0;
controls.maxDistance = Infinity;
//最大最小鼠標(biāo)縮放大小（OrthographicCamera正交相機(jī)）
controls.minZoom = 0;
controls.maxZoom = Infinity;
//最大仰視角和俯視角，范圍是0到Math.PI
controls.minPolarAngle = 0;
controls.maxPolarAngle = Math.PI;
//水平方向視角限制，范圍[-Math.PI, Math.PI]
controls.minAzimuthAngle = - Infinity;
controls.maxAzimuthAngle = Infinity;
//慣性滑動，滑動大小默認(rèn)0.25，若開啟，那么controls.update()需要加到動畫循環(huán)函數(shù)中
controls.enableDamping = false;
controls.dampingFactor = 0.25;
//滾輪是否可控制zoom，zoom速度默認(rèn)1
controls.enableZoom = true;
controls.zoomSpeed = 1.0;
//是否可旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度
controls.enableRotate = true;
controls.rotateSpeed = 1.0;
//是否可平移，默認(rèn)移動速度為7px
controls.enablePan = true;
// 點(diǎn)擊箭頭鍵時移動的像素值
controls.keyPanSpeed = 7.0;
//是否自動旋轉(zhuǎn)，自動旋轉(zhuǎn)速度。默認(rèn)每秒30圈，如果是enabled，那么controls.update()需要加到動畫循環(huán)函數(shù)中
controls.autoRotate = false;
// 當(dāng)fps為60時每轉(zhuǎn)30s
controls.autoRotateSpeed = 2.0;
//是否能使用鍵盤
controls.enableKeys = true;
//默認(rèn)鍵盤控制上下左右的鍵
controls.keys = { LEFT: 37, UP: 38, RIGHT: 39, BOTTOM: 40 };
//鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鈕
controls.mouseButtons = { ORBIT: THREE.MOUSE.LEFT, ZOOM: THREE.MOUSE.MIDDLE, PAN: THREE.MOUSE.RIGHT };
最后不要忘記添加窗口縮放適配方法和 requestAnimationFrame 更新方法。
function onWindowResize() {
camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
camera.updateProjectionMatrix();
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
}
function animate() {
requestAnimationFrame(animate);
renderer.render(scene, camera);
let time = clock.getDelta();
// 老虎動畫
mixer && mixer.update(time);
// 補(bǔ)間動畫
TWEEN && TWEEN.update();
// 控制器
controls && controls.update();
// 魔法陣
cycle && (cycle.rotation.z += .01);
}
Loading 頁3D文字樣式
3D 文字樣式主要通過疊加多層 text-shadow 實現(xiàn)的。
.loading {
font-size: 64px;
color: #FFFFFF;
text-shadow: 0 1px 0 hsl(174,5%,80%),
0 2px 0 hsl(174,5%,75%),
0 3px 0 hsl(174,5%,70%),
0 4px 0 hsl(174,5%,66%),
0 5px 0 hsl(174,5%,64%),
0 6px 0 hsl(174,5%,62%),
0 7px 0 hsl(174,5%,61%),
0 8px 0 hsl(174,5%,60%),
0 0 5px rgba(0,0,0,.05),
0 1px 3px rgba(0,0,0,.2),
0 3px 5px rgba(0,0,0,.2),
0 5px 10px rgba(0,0,0,.2),
0 10px 10px rgba(0,0,0,.2),
0 20px 20px rgba(0,0,0,.3);
}
效果
總結(jié)
本文中主要涉及到的知識點(diǎn)包括：
Fog 場景霧化
ShadowMaterial 陰影材質(zhì)
MeshPhongMaterial 網(wǎng)格材質(zhì)
LoadingManager 加載器管理器
TWEEN.js 補(bǔ)間動畫
THREE.OrbitControls 參數(shù)控制
CSS 3D 文字樣式
附錄
想了解場景初始化、光照、陰影及其他網(wǎng)格幾何體的相關(guān)知識，可閱讀我的其他文章。如果覺得文章對你有幫助，不要忘了 一鍵三連。
使用Three.js實現(xiàn)炫酷的酸性風(fēng)格3D頁面
https://juejin.cn/post/7012996721693163528
Three.js 實現(xiàn)臉書元宇宙3D動態(tài)Logo
https://juejin.cn/post/7031893833163997220
Three.js 實現(xiàn)3D全景偵探小游戲
https://juejin.cn/post/7042298964468564005
模型來源：sketchfab
https://sketchfab.com
