使用Three.js制作一个3D奖牌页面
背景
本文使用 React + Three.js
技术栈,实现粉丝突破1000的3D纪念页面,包含的主要知识点包括:Three.js
提供的光源、DirectionLight
平行光、HemisphereLight
半球光源、AmbientLight
环境光、奖牌素材生成、贴图知识、MeshPhysicalMaterial
物理材质、TWEEN
镜头补间动画、CSS
礼花动画等。
效果
效果如上图,页面由包含我的个人信息的奖牌、1000+ Followers
模型构成
在线预览:https://dragonir.github.io/3d/#/segmentfault
实现
引入资源
首先引入开发功能所需的库,其中 FBXLoader
用于加在 1000+
字体模型、OrbitControls
镜头轨道控制、TWEEN
用于生成补间动画、Stats
用于开发时性能查看。
import * as THREE from "three"; 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"; import Stats from "three/examples/jsm/libs/stats.module";
场景初始化
这部分内容主要用于初始化场景和参数,详细讲解可点击文章末尾链接阅读我之前的文章,本文不再赘述。
container = document.getElementById('container'); renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true }); renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio); renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); renderer.shadowMap.enabled = true; renderer.shadowMap.needsUpdate = true; container.appendChild(renderer.domElement); // 场景 scene = new THREE.Scene(); // 给场景设置好看的背景 scene.background = new THREE.TextureLoader().load(backgroundTexture); // 摄像机 camera = new THREE.PerspectiveCamera(60, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000); camera.position.set(0, 0, 0); camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0)); // 控制器 controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement); controls.target.set(0, 0, 0); controls.enableDamping = true; controls.enableZoom = false; controls.enablePan = false; controls.rotateSpeed = .2;
为了达到更好的视觉效果,为OrbitControls
设置了缩放禁用、平移禁用和减小默认旋转速度
光照效果
为了模拟真实的物理场景,本示例中使用了 3种
光源。
// 直射光 const cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(0.001, 0.001, 0.001); const cubeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial({ color: 0xffffff }); const cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial); cube.position.set(0, 0, 0); light = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 1); light.intensity = 1; light.position.set(18, 20, 60); light.castShadow = true; light.target = cube; light.shadow.mapSize.width = 512 * 12; light.shadow.mapSize.height = 512 * 12; light.shadow.camera.top = 80; light.shadow.camera.bottom = -80; light.shadow.camera.left = -80; light.shadow.camera.right = 80; scene.add(light); // 半球光 const ambientLight = new THREE.AmbientLight(0xffffff); ambientLight.intensity = .8; scene.add(ambientLight); // 环境光 const hemisphereLight = new THREE.HemisphereLight(0xffffff, 0xfffc00); hemisphereLight.intensity = .3; scene.add(hemisphereLight);
Three.js 提供的光源
Three.js
库提供了一些列光源,而且没种光源都有特定的行为和用途。这些光源包括:
光源名称 | 描述 |
---|---|
AmbientLight 环境光 | 这是一种基础光源,它的颜色会添加到整个场景和所有对象的当前颜色上 |
PointLight 点光源 | 空间中的一点,朝所有的方向发射光线 |
SpotLight 聚光灯光源 | 这种光源有聚光的效果,类似台灯、天花板上的吊灯,或者手电筒 |
DirectionLight 平行光 | 也称为无限光。从这种光源发出的光线可以看着平行的。例如,太阳光 |
HemishpereLight 半球光 | 这是一种特殊光源,可以用来创建更加自然的室外光线,模拟放光面和光线微弱的天空 |
AreaLight 面光源 | 使用这种光源可以指定散发光线的平面,而不是空间中的一个点 |
LensFlare 镜头眩光 | 这不是一种光源,但是通过 LensFlare 可以为场景中的光源添加眩光效果 |
THREE.DirectionLight 平行光
THREE.DirectionLight
可以看作是距离很远的光,它发出的所有光线都是相互平行的。平行光的一个范例就是太阳光。被平行光照亮的整个区域接受到的光强是一样的。
构造函数:
new THREE.DirectionLight(color);
属性说明:
- position:光源在场景中的位置。
target
:目标。它的指向很重要。使用target
属性,你可以将光源指向场景中的特定对象或位置。此属性需要一个THREE.Object3D
对象。intensity
:光源照射的强度,默认值:1
。castShadow
:投影,如果设置为true
,这个光源就会生成阴影。onlyShadow
:仅阴影,如果此属性设置为true
,则该光源只生成阴影,而不会在场景中添加任何光照。shadow.camera.near
:投影近点,表示距离光源的哪一个位置开始生成阴影。shadow.camera.far
:投影远点,表示到距离光源的哪一个位置可以生成阴影。shadow.camera.left
:投影左边界。shadow.camera.right
:投影右边界。shadow.camera.top
:投影上边界。shadow.camera.bottom
:投影下边界。shadow.map.width
和shadow.map.height
:阴影映射宽度和阴影映射高度。决定了有多少像素用来生成阴影。当阴影具有锯齿状边缘或看起来不光滑时,可以增加这个值。在场景渲染之后无法更改。两者的默认值均为:512
。
THREE.HemisphereLight 半球光光源
使用半球光光源,可以创建出更加贴近自然的光照效果。
构造函数:
new THREE.HeimsphereLight(groundColor, color, intensity);
属性说明:
groundColor
:从地面发出的光线颜色。Color
:从天空发出的光线颜色。intensity
:光线照射的强度。
THREE.AmbientLight 环境光
在创建 THREE.AmbientLight
时,颜色会应用到全局。该光源并没有特别的来源方向,并且不会产生阴影。
构造函数:
new THREE.AmbientLight(color);
使用建议:
- 通常不能将
THREE.AmbientLight
作为场景中唯一的光源,因为它会将场景中的所有物体渲染为相同的颜色。 - 使用其他光源,如
THREE.SpotLight
或THREE.DirectionLight
的同时使用它,目的是弱化阴影或给场景添加一些额外颜色。 - 由于
THREE.AmbientLight
光源不需要指定位置并且会应用到全局,所以只需要指定个颜色,然后将它添加到场景中即可。
添加网格和地面
添加网格是为了方便开发,可以调整模型的合适的相对位置,本例中保留网格的目的是为了页面更有 3D景深效果
。透明材质的地面是为了显示模型的阴影。
// 网格 const grid = new THREE.GridHelper(200, 200, 0xffffff, 0xffffff); grid.position.set(0, -30, -50); grid.material.transparent = true; grid.material.opacity = 0.1; scene.add(grid); // 创建地面,透明材质显示阴影 var planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(200, 200); 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, -30, -50); plane.receiveShadow = true; scene.add(plane);
创建奖牌
由于时间关系,本示例奖牌模型直接使用 Three.js
自带的基础立方体模型 THREE.BoxGeometry
来实现,你也可以使用其他立方体如球体、圆珠等,甚至可以使用 Blender
等专业建模软件创建自己喜欢的奖牌形状。(ps
:个人觉得立方体也挺好看的 😂
)
奖牌UI素材生成
奖牌上下面和侧面贴图制作:
为了生成的奖牌有黄金质感,本例中使用下图该材质贴图,来生成亮瞎眼的24K纯金效果 。
奖牌正面和背面贴图制作:
奖牌的正面和背面使用的贴图是 SegmentFault 个人中心页的截图,为了更具有金属效果,我用上面金属材质贴图给它添加了一个带有圆角的边框。
Photoshop 生成圆角金属边框具体方法:截图上面添加金属图层 -> 使用框选工具框选需要删除的内容 -> 点击选择 -> 点击修改 -> 点击平滑 -> 输入合适的圆角大小 -> 删除选区 -> 合并图层 -> 完成并导出图片。
最终的正反面的材质贴图如下图所示,为了显示更清晰,我在 Photoshop 中同时修改了图片的对比度 和 饱和度,并加了 SegmentFault 的 Logo 在上面。
奖牌正面和背面的法相贴图制作:
为了生成凹凸质感,就需要为模型添加法相贴图。使用上面已经生成的正面和背面的材质贴图,就可以使用在线工具自动生成法相贴图。生成时可以根据需要,通过调整 Strength
、Level
、Blur
等参数进行样式微调,并且能够实时预览。调整好后点击 Download
下载即可。
贴图在线制作工具传送门:NormalMap-Online
通过多次调节优化,最终使用的法相贴图如下图所示。
使用上面生成的素材,现在进行奖牌模型的构建。正面和背面使用个人信息材质,其他面使用金属材质。然后遍历对所有面调整金属度和粗糙度样式。
let segmentMap = new THREE.MeshPhysicalMaterial({map: new THREE.TextureLoader().load(segmentTexture), normalMap: new THREE.TextureLoader().load(normalMapTexture) }); let metalMap = new THREE.MeshPhysicalMaterial({map: new THREE.TextureLoader().load(metalTexture)}); // 创建纹理数组 const boxMaps = [metalMap, metalMap, metalMap, metalMap, segmentMap, segmentMap]; // 💡 立方体长宽高比例需要和贴图的大小比例一致,厚度可以随便定 box = new THREE.Mesh(new THREE.BoxGeometry(297, 456, 12), boxMaps); box.material.map(item => { // 材质样式调整 item.metalness = .5; item.roughness = .4; item.refractionRatio = 1; return item; }); box.scale.set(0.085, 0.085, 0.085); box.position.set(-22, 2, 0); box.castShadow = true; meshes.push(box); scene.add(box);
上面 4 张效果图依次对应的是:
- 图1:创建没有贴图的 BoxGeometry,只是一个白色的立方体。
- 图2:立方体添加 材质贴图,此时没有凹凸效果。
- 图3:立方体添加 法相贴图,此时产生凹凸效果。
- 图4:调节立方体材质的 金属度、粗糙程度 和 反射率,更具有真实感。
Three.js 中的贴图
贴图类型
map
:材质贴图normalMap
:法线贴图bumpMap
:凹凸贴图envMap
:环境贴图specularMap
:高光贴图lightMap
:光照贴图
贴图原理
通过纹理贴图加载器 TextureLoader()
去新创建一个贴图对象出来,然后再去调用里面的 load()
方法去加载一张图片,这样就会返回一个纹理对象,纹理对象可以作为模型材质颜色贴图 map
属性的值,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。
MeshPhysicalMaterial 物理材质
MeshPhysicalMaterial
类是 PBR
物理材质,可以更好的模拟光照计算,相比较高光网格材质MeshPhongMaterial
渲染效果更逼真。
如果你想展示一个产品,为了更逼真的渲染效果最好选择该材质,如果游戏为了更好的显示效果可以选择 PBR
材质 MeshPhysicalMaterial
,而不是高光材质 MeshPhongMaterial
。
特殊属性
.metalness
金属度属性: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,中间没有(通常). 默认 0.5. 0.0 到 1.0 之间的值可用于生锈的金属外观。如果还提供了粗糙度贴图.metalnessMap
,则两个值都相乘。.roughness
粗糙度属性:表示材质的粗糙程度. 0.0 表示平滑的镜面反射,1.0 表示完全漫反射. 默认 0.5. 如果还提供粗糙度贴图.roughnessMap
,则两个值相乘..metalnessMap
金属度贴图:纹理的蓝色通道用于改变材料的金属度..roughnessMap
粗糙度贴图:纹理的绿色通道用于改变材料的粗糙度。
注意使用物理材质的时候,一般需要设置环境贴图 .envMap
。
加载1000+文字模型
1000+
字样的模型使用 THREE.LoadingManager
和 FBXLoader
加载。详细使用方法也不再本文中赘述,可参考文章末尾链接查看我的其他文章,里面有详细描述。
const manager = new THREE.LoadingManager(); manager.onProgress = async(url, loaded, total) => { if (Math.floor(loaded / total * 100) === 100) { // 设置加载进度 _this.setState({ loadingProcess: Math.floor(loaded / total * 100) }); // 加载镜头移动补间动画 Animations.animateCamera(camera, controls, { x: 0, y: 4, z: 60 }, { x: 0, y: 0, z: 0 }, 3600, () => {}); } else { _this.setState({ loadingProcess: Math.floor(loaded / total * 100) }); } }; const fbxLoader = new FBXLoader(manager); fbxLoader.load(textModel, mesh => { mesh.traverse(child => { if (child.isMesh) { // 生成阴影 child.castShadow = true; // 样式调整 child.material.metalness = 1; child.material.roughness = .2; meshes.push(mesh); } }); mesh.position.set(16, -4, 0); mesh.rotation.x = Math.PI / 2 mesh.scale.set(.08, .08, .08); scene.add(mesh); });
补间动画
相机移动实现漫游等动画,页面打开时,模型加载完毕从大变小的动画就是通过 TWEEN
实现的。
animateCamera: (camera, controls, newP, newT, time = 2000, callBack) => { var tween = new TWEEN.Tween({ x1: camera.position.x, // 相机x y1: camera.position.y, // 相机y z1: camera.position.z, // 相机z x2: controls.target.x, // 控制点的中心点x y2: controls.target.y, // 控制点的中心点y z2: controls.target.z, // 控制点的中心点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(); }
动画更新
最后不要忘了要在 requestAnimationFrame
中更新场景、轨道控制器、TWEEN
、以及模型的自转等。
// 监听页面缩放,更新相机和渲染 function onWindowResize() { camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight; camera.updateProjectionMatrix(); renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); } function animate() { requestAnimationFrame(animate); renderer.render(scene, camera); stats && stats.update(); controls && controls.update(); TWEEN && TWEEN.update(); // 奖牌模型自转 box && (box.rotation.y += .04); }
礼花动画
最后,通过 box-shadow
和简单的 CSS
动画,给页面添加礼花绽放效果,营造欢庆氛围!
<div className="firework_1"></div> <div className="firework_2"></div> <!-- ... --> <div className="firework_10"></div>
样式动画:
[class^=firework_] { position: absolute; width: 0.1rem; height: 0.1rem; border-radius: 50%; transform: scale(8) } .firework_1 { animation: firework_lg 2s both infinite; animation-delay: 0.3s; top: 5%; left: 5%; } @keyframes firework_lg { 0%, 100% { opacity: 0; } 10%, 70% { opacity: 1; } 100% { box-shadow: -0.9rem 0rem 0 #fff, 0.9rem 0rem 0 #fff, 0rem -0.9rem 0 #fff, 0rem 0.9rem 0 #fff, 0.63rem -0.63rem 0 #fff, 0.63rem 0.63rem 0 #fff, -0.63rem -0.63rem 0 #fff, -0.63rem 0.63rem 0 #fff; } }
实现效果:
总结
本文中主要涉及到的知识点包括:
Three.js
提供的光源THREE.DirectionLight
平行光THREE.HemisphereLight
半球光光源THREE.AmbientLight
环境光- 奖牌
UI
素材生成 Three.js
中的贴图MeshPhysicalMaterial
物理材质TWEEN
镜头补间动画CSS
礼花动画
以上就是使用Three.js制作一个3D奖牌页面的详细内容,更多关于Three.js 3D奖牌的资料请关注脚本之家其它相关文章!
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