教你如何利用threejs对3D模型皮肤进行DIY

2019/04/10 10:10
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一步一步教你如何利用threejs加载gltf模型来实现DIY换肤功能。

模型准备

  • 模型制作

    模型可以通过网上下载,也可以自己通过c4d、maya、blender等模型制作软件得到。这里就不叙述有关模型制作的问题,本文中会在blender进行模型的有关设置。

  • 模型导出

    1、导出前设定

    为了在页面中方便后续的操作,在导出模型前,将模型的各个部件拆分好进行命名约定(本文以小车模型为例)具体如下图所示:<img style="display:block;width:600px;margin:10px auto;" src="https://img2020.cnblogs.com/blog/550404/202003/550404-20200330141705709-1613775569.jpg"> <span style="display:block;text-align:center;margin-top:10px;">图1</span> 2、导出模型格式选取

    threejs可以加载的模型有很多中,之前.ojb、.json、.FBX等格式都有讲过参我之前的文章从Maya中把模型搬运至网页的过程首个threejs-3D项目,所以我这里选取官方推荐现在使用的格式.gltf、.glb。

    gltf与glb的区别: gltf文件类似与json格式而glb是以二进制流进行存储。

    3、模型导出

    在blender中直接有gltf格式导出的选项,如果没有特别的要求,按照默认配置导出就可以了。导出界面如下图所示:<img style="display:block;width:600px;margin:10px auto;" src="https://img2020.cnblogs.com/blog/550404/202003/550404-20200330141820180-187672517.jpg"> <span style="display:block;text-align:center;margin-top:10px;">图2</span>

场景建立

  • 使用threejs建立一个场景

首先将需要的东西从threejs (r110) 中引入,然后进行建立场景四部曲:

  import {Scene, WebGLRenderer, PerspectiveCamera, Color} from 'three';

1、Scene

  let scene = new Scene();
  scene.background = new Color(0xB3CEFB);
  scene.fog = new Fog(scene.background, 1, 100);

2、Camera

  let camera = new PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 1000);
  camera.position.z = 15;

3、Render

  let renderer = new WebGLRenderer({
    alpha: true,
    antialias: true
  });
  renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);

4、Animate

  const render = function () {
    requestAnimationFrame(render);
    renderer.render(scene, camera);
  } 

然后就会看到一个蓝蓝的场景(因为设置了背景颜色)

加载模型

  • GLTFLoader加载模型至场景
import { GLTFLoader } from 'three/examples/jsm/loaders/GLTFLoader';

const loader = function () {
  let gltfLoader = new GLTFLoader();
  gltfLoader.load(
    'toycar.glb', // your .glb & .gltf
    gltf => {
      scene.add(gltf.scene);  // 添加至建立好的场景中

      // gltf.animations; // Array<THREE.AnimationClip>
      // gltf.scene; // THREE.Group
      // gltf.scenes; // Array<THREE.Group>
      // gltf.cameras; // Array<THREE.Camera>
      // gltf.asset; // Object
    },
    () => {
      // ..
    },
    (error) => {
      console.log(error);
    }
  )
}

GLTFLoader加载成功后会返回一个对象,其中scene.children中会包含所导出的所有部件。具体返回以及参数介绍可以查看参考文档

添加至场景后可以看到一个漆黑的汽车,如下图所示:<img style="display:block;width:300px;margin:10px auto;" src="https://img2020.cnblogs.com/blog/550404/202003/550404-20200330142038420-1082851399.jpg"> <span style="display:block;text-align:center;margin-top:10px;">图3</span>

这是因为场景中没有光源的照射所以导致漆黑一片,只能看一个轮廓,所以我么需要在建立的场景中增加灯关。

  • 添加灯光

threejs中灯光有很多中,这里我们添加DirectionalLight(平行光)HemisphereLight(半球光)

  import {
    DirectionalLight, 
    DirectionalLightHelper, 
    HemisphereLight, 
    HemisphereLightHelper
  } from 'three';
  
  // Helper为灯关的辅助线方便调试

  let directionalLight = new DirectionalLight(0xffffff, 0.5);
  directionalLight.position.set(-4, 8, 4);
  let dhelper = new DirectionalLightHelper(directionalLight, 5, 0xff0000); 

  let hemisphereLight = new HemisphereLight(0xffffff, 0xffffff, 0.4);
  hemisphereLight.position.set(0, 8, 0);
  let hHelper = new HemisphereLightHelper(hemisphereLight, 5);

  scene.add(directionalLight);
  scene.add(hemisphereLight);

添加灯光后效果如图:<img style="display:block;width:300px;margin:10px auto;" src="https://img2020.cnblogs.com/blog/550404/202003/550404-20200330142111513-32517142.jpg"> <span style="display:block;text-align:center;margin-top:10px;">图4</span>

  • 阴影渲染

接着我们将设置模型的阴影显示,阴影显示需要光源和投射地(阴影显示的地方),现在我们已经有了光源差投射地,所以我们创建一个地板,让阴影投射至地板上,来达到想要的效果:

  // 制作一个地板
  import {PlaneGeometry, MeshPhongMaterial, Mesh} from 'three';
  
  let floorGeometry = new PlaneGeometry(5000, 5000, 1);
  let floorMaterial = new MeshPhongMaterial({
    color: 0x77F28F,
    shininess: 0,
    // wireframe: true
  });
  let floor = new Mesh(floorGeometry, floorMaterial);
  floor.rotation.x = -0.5 * Math.PI;
  floor.position.y = -2.1;

  scene.add(floor);

现在我们可以看到一个绿色的地板出现在场景中,但是还是不见车子的阴影,这是因为我们还要对光源、渲染器、模型、地板进行设置才能显示阴影:

  
  // 首先渲染器开启阴影
  renderer.shadowMap.enabled = true;

  // 光源开启阴影
  directionalLight.castShadow = true;
  directionalLight.shadow.mapSize = new Vector2(1024, 1024);

  // 地板接受阴影开启
  floor.receiveShadow = true;

  // 模型Mesh开启阴影
  gltf.scene.traverse(obj => {
    if(obj.isMesh) {
    obj.castShadow = true;
    obj.receiveShadow = true;
    }
  })

这时候就可以看到小车的阴影渲染到绘制的地板上了,然后你可能会看到车身上有很多条纹状的黑线,这是因为在渲染阴影中产生了伪影,然后我们可以调节light.shadow.bias来解决

  directionalLight.shadow.bias = -0.001;  // value 自行调节

阴影渲染对比如下图所示:<img style="display:block;width:600px;margin:10px auto;" src="https://img2020.cnblogs.com/blog/550404/202003/550404-20200330142139725-151130608.jpg"> <span style="display:block;text-align:center;margin-top:10px;">图5</span>

换肤功能

想要实现各个部件换肤功能,我们需要选中部件,修改选中部件材质来达到我们换肤的功能。

  • 部件选中

选取部件其实比较简单,在场景中加入射线检测就可以了,实现如下:

  import {Vector2, Vector3, Raycaster} from 'three';
  
  let raycaster = new Raycaster();

  let mouse = new Vector2();

  document.body.addEventListener('click', selectHandler, false);

  const selectHandler = function (ev) {
    mouse.x = (ev.clientX / window.innerWidth) * 2 - 1;
    mouse.y = -(ev.clientY / window.innerHeight) * 2 + 1;
    
    raycaster.setFromCamera(mouse, camera);

    // 这里我们只检测模型的选中情况
    let intersects = raycaster.intersectObjects(gltf.scene.children, true);

    if (intersects.length > 0) {
      let selectedObjects = intersects[0].object;
    }
  }
  • 设置颜色或者纹理

现在我们得到部件,现在只需要修改材质颜色即可。

核心code如下:

let newMaterial = selectedObjects.material.clone();
newMaterial.color = new Color('#D3C542'); //重新修改颜色
selectedObjects.material = newMaterial;

如果需要用图片,那么更改方式更修改图片类似,先用TextureLoader()加载纹理图,然后设置material.map,最后更新material就可以了。

  • 添加选中效果

这里想增加一个选中部件后,那个部件进行外发光的效果,让用户觉得自己是选中了这个部件。这个外发光的效果可以自己用ShaderMaterial()去实现,我这边用的threejs在postprocessing提供的效果,具体实现如下所示:

  import { EffectComposer } from 'three/examples/jsm/postprocessing/EffectComposer';
  
  import { RenderPass } from 'three/examples/jsm/postprocessing/RenderPass';
  
  import { OutlinePass } from 'three/examples/jsm/postprocessing/OutlinePass';

  let composer = new EffectComposer(renderer);
  let renderPass = new RenderPass(scene, camera);
  composer.addPass(renderPass);

  let outlinePass = new OutlinePass(new Vector2(window.innerWidth, window.innerHeight), scene, camera);
  composer.addPass(outlinePass);

  outlinePass.visibleEdgeColor.set('#130AF2'); // 选中颜色
  outlinePass.edgeStrength = 5;
  outlinePass.edgeGlow = 1.5;
  
  const render = function () {
    requestAnimationFrame(render);
    composer.render();
  }

功能展示(gif图的效果可能没那么好):

<img style="display:block;width:300px;margin:10px auto;" src="https://img2020.cnblogs.com/blog/550404/202003/550404-20200330142228151-1026860781.gif"> <span style="display:block;text-align:center;margin-top:10px;">图6</span>

至此使用threejs给3d模型的基本操作就是这样的了,剩下的发挥靠自己想象吧。

其它功能效果

  • camera-controls

    模型的旋转控制,这里直接使用threejs提供的控件OrbitControls()

    import { OrbitControls } from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls';
    
    let controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);
    controls.enablePan = false;
    controls.maxPolarAngle = Math.PI / 2;
    controls.minPolarAngle = Math.PI / 3;
    controls.enableZoom = false;
    
    controls.update();
    
  • 部件分离动画

    分离动画:简单点解释就是给各个部件的位置设置一个开始的点,一个结束点,然后利用TweenLite、TweenMax进行补间动画, 下面以车声为例子:

    // 车身上移动画
    let component = gltf.scene.getObjectByName('car_body');
    TweenLite.to(component.position, 1.5, {
      y: 5,
      ease: Power4.easeOut
    });
    
  • 重影动画

    利用threejs的提供的postprocessing来实现部件移动的时候会产生重影,实现如下:

    import { AfterimagePass } from 'three/examples/jsm/postprocessing/AfterimagePass.js';
    
    let afterimagePass = new AfterimagePass();
    
    composer.addPass(afterimagePass);
    

    功能展示(gif图的效果可能没那么好):

<img style="display:block;width:300px;margin:10px auto;" src="https://img2020.cnblogs.com/blog/550404/202003/550404-20200330142257649-993911110.gif"> <span style="display:block;text-align:center;margin-top:10px;">图7</span>

最后的最后

如果以上有啥错误或者有啥要交流的欢迎骚扰:(吃口饭不容易!)

wechat: flowers1225

gmail: asdflowers1225@gmail.com

github: https://github.com/flowers1225

个人网站:https://flowers1225.com/

原文出处:https://www.cnblogs.com/pursues/p/12598402.html

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