使用Three.js 实现虎年春节3D创意页面-编程学习网

背景

虎年 ? 春节将至，本文使用 React + Three.js 技术栈，实现趣味 3D 创意页面。本文包含的知识点主要包括：ShadowMaterial、 MeshPhongMaterial 两种基本材质的使用、使用 LoadingManager 展示模型加载进度、OrbitControls 的缓动动画、TWEEN 简单补间动画效果等。

实现

? 在线预览，已适配移动端：https://dragonir.github.io/3d/

引入资源

其中 GLTFLoader、FBXLoader 用于加在模型、OrbitControls 用户镜头轨道控制、TWEEN 用于生成补间动画。

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";

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;
container.appendChild(renderer.domElement);
// 场景
scene = new THREE.Scene();
scene.background = new THREE.TextureLoader().load(bgTexture);
// 雾化效果
scene.fog = new THREE.Fog(0xdddddd, 100, 120);
// 摄像机
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);
// 环境光
const ambientLight = new THREE.AmbientLight(0xffffff);
scene.add(ambientLight);
// 聚光灯
const spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);
spotLight.position.set(-20, 20, -2);
scene.add(spotLight);

Fog 场景雾化

本例中，打开页面时模型由远及近加载，颜色由白色变为彩色的功能就是通过 Fog 实现的。Fog 类定义的是线性雾，雾的密度是随着距离线性增大的，即场景中物体雾化效果随着随距离线性变化。

构造函数：Fog(color, near, far)。

color 属性: 表示雾的颜色，比如设置为红色，场景中远处物体为黑色，场景中最近处距离物体是自身颜色，最远和最近之间的物体颜色是物体本身颜色和雾颜色的混合效果。
near 属性：表示应用雾化效果的最小距离，距离活动摄像机长度小于 near 的物体将不会被雾所影响。
far 属性：表示应用雾化效果的最大距离，距离活动摄像机长度大于 far 的物体将不会被雾所影响。

创建地面

本例中使用了背景图，我需要一个既能呈现透明显示背景、又能产生阴影的材质生成地面，于是使用到 ShadowMaterial 材质。

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 阴影材质

此材质可以接收阴影，但在其他方面完全透明。

构造函数： ShadowMaterial(parameters: Object)

parameters：（可选）用于定义材质外观的对象，具有一个或多个属性。

特殊属性：

.isShadowMaterial[Boolean]：用于检查此类或派生类是否为阴影材质。默认值为 true。因为其通常用在内部优化，所以不应该更改该属性值。
.transparent[Boolean]：定义此材质是否透明。默认值为 true。

创建魔法阵

在老虎 ? 底部地面创建一个炫酷的旋转自发光圆形魔法阵。

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);

魔法阵的贴图：

MeshPhongMaterial 网格材质

一种用于具有镜面高光的光泽表面的材质。该材质使用非物理的 Blinn-Phong 模型来计算反射率。

构造函数：MeshPhongMaterial(parameters: Object)

parameters：（可选）用于定义材质外观的对象，具有一个或多个属性。

特殊属性：

.emissive[Color]：材质的放射（光）颜色，基本上是不受其他光照影响的固有颜色。默认为黑色。
.emissiveMap[Texture]：设置放射（发光）贴图。默认值为 null。放射贴图颜色由放射颜色和强度所调节。如果你有一个放射贴图，请务必将放射颜色设置为黑色以外的其他颜色。.emissiveIntensity[Float]：放射光强度。调节发光颜色。默认为 1。
.shininess[Float]：specular 高亮的程度，越高的值越闪亮。默认值为 30。
.specular[Color]：材质的高光颜色。默认值为 0x111111 的颜色 Color。这定义了材质的光泽度和光泽的颜色。
.specularMap[Texture]：镜面反射贴图值会影响镜面高光以及环境贴图对表面的影响程度。默认值为 null。

与 MeshLambertMaterial 中使用的 Lambertian 模型不同，该材质可以模拟具有镜面高光的光泽表面（例如涂漆木材）。使用 Phong 着色模型计算着色时，会计算每个像素的阴影，与 MeshLambertMaterial 使用的 Gouraud 模型相比，该模型的结果更准确，但代价是牺牲一些性能。
MeshStandardMaterial 和 MeshPhysicalMaterial 也使用这个着色模型。在 MeshStandardMaterial 或 MeshPhysicalMaterial 上使用此材质时，性能通常会更高，但会牺牲一些图形精度。

文字模型

使用 FBXLoader 来加载恭喜发财，岁岁平安字样的 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;
      // 调节材质的金属度、粗糙度、颜色等样式
      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);
});

? 哔哩哔哩 3D 文字生成教程传送门：iBlender中文版插件老外教你用汉字中文字体 Font 3D Chinese And Japanese Characters Blender 插件教程

老虎模型

老虎模型是 gltf 格式，在使用 GLTFLoader 加载模型的过程中，发现有 ? bug，loader 无法读取到模型体积的 total 值，于是使用通用加载器 LoadingManager 来管理模型加载进度。

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);
  // ? 加载模型自身动画
  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 加载器管理器

它的功能是处理并跟踪已加载和待处理的数据。如果未手动设置加强管理器，则会为加载器创建和使用默认全局实例加载器管理器。一般来说，默认的加载管理器已足够使用了，但有时候也需要设置单独的加载器，比如，你想为对象和纹理显示单独的加载条时。

构造方法：LoadingManager(onLoad: Function, onProgress: Function, onError: Function)

onLoad：可选，所有加载器加载完成后，将调用此函数。
onProgress：可选，当每个项目完成后，将调用此函数。
onError：可选，当一个加载器遇到错误时，将调用此函数。

属性：

.onStart[Function]：加载开始时被调用。参数: url 被加载的项的url；itemsLoaded 目前已加载项的个数；itemsTotal 总共所需要加载项的个数。此方法默认未定义。
.onLoad[Function]：所有的项加载完成后将调用此函数。默认情况下，此方法时未定义的，除非在构造函数中进行传递。
.onProgress[Function]：此方法加载每一个项，加载完成时进行调用。参数：url 被加载的项的 url；itemsLoaded 目前已加载项的个数；itemsTotal 总共所需要加载项的个数。默认情况下，此方法时未定义的，除非在构造函数中进行传递。
.onError[Function]：此方法将在任意项加载错误时调用。参数：url 所加载出错误的项的 url。默认情况下，此方法时未定义的，除非在构造函数中进行传递。

添加镜头移动补间动画

模型加载完成后，通过结合使用 TWEEN.js 实现相机 ? 移动实现漫游，也就是打开页面时看到的模型由远及近逐渐变大的动画效果。

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;

调用示例：

Animations.animateCamera(camera, controls, { x: 0, y: 5, z: 21 }, { x: 0, y: 0, z: 0 }, 2400, () => {});

TWEEN.js

是一个补间动画库，可以实现很多动画效果。它使一个对象在一定时间内从一个状态缓动变化到另外一个状态。TWEEN.js 本质就是一系列缓动函数算法，结合Canvas、Three.js 很简单就能实现很多效果。

基本使用：

var tween = new TWEEN.Tween({x: 1})     // position: {x: 1}
.delay(100)                             // 等待100ms
.to({x: 200}, 1000)                     // 1s时间，x到200
.onUpdate(render)                       // 变更期间执行render方法
.onComplete(() => {})                   // 动画完成
.onStop(() => {})                       // 动画停止
.start();                               // 开启动画

? 要让动画真正动起来，需要在 requestAnimationFrame 中调用 update 方法。

TWEEN.update()

缓动类型：

TWEEN.js 最强大的地方在于提供了很多常用的缓动动画类型，由 api easing() 指定。如示例中用到的：

tween.easing(TWEEN.Easing.Cubic.InOut);

链式调用：

TWEEN.js 支持链式调用，如在 动画A 结束后要执行 动画B，可以这样 tweenA.chain(tweenB) 利用链式调用创建往复来回循环的动画：

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();

控制器缓动移动

controls.enableDamping 设置为 true 可以开启鼠标移动场景时的缓动效果，产生运动惯性，开启后 3D 更具真实感。

controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);
controls.target.set(0, 0, 0);
controls.enableDamping = true;
controls.maxDistance = 160;

THREE.OrbitControls 参数控制一览

//鼠标控制是否可用
controls.enabled = true;
//聚焦坐标
controls.target = new THREE.Vector3();
//最大最小相机移动距离（PerspectiveCamera 景深相机）
controls.minDistance = 0;
controls.maxDistance = Infinity;
//最大最小鼠标缩放大小（OrthographicCamera正交相机）
controls.minZoom = 0;
controls.maxZoom = Infinity;
//最大仰视角和俯视角，范围是0到Math.PI
controls.minPolarAngle = 0;
controls.maxPolarAngle = Math.PI;
//水平方向视角限制，范围[-Math.PI, Math.PI]
controls.minAzimuthAngle = - Infinity;
controls.maxAzimuthAngle = Infinity;
//惯性滑动，滑动大小默认0.25，若开启，那么controls.update()需要加到动画循环函数中
controls.enableDamping = false;
controls.dampingFactor = 0.25;
//滚轮是否可控制zoom，zoom速度默认1
controls.enableZoom = true;
controls.zoomSpeed = 1.0;
//是否可旋转，旋转速度
controls.enableRotate = true;
controls.rotateSpeed = 1.0;
//是否可平移，默认移动速度为7px
controls.enablePan = true;
// 点击箭头键时移动的像素值
controls.keyPanSpeed = 7.0;
//是否自动旋转，自动旋转速度。默认每秒30圈，如果是enabled，那么controls.update()需要加到动画循环函数中
controls.autoRotate = false;
// 当fps为60时每转30s
controls.autoRotateSpeed = 2.0;
//是否能使用键盘
controls.enableKeys = true;
//默认键盘控制上下左右的键
controls.keys = { LEFT: 37, UP: 38, RIGHT: 39, BOTTOM: 40 };
//鼠标点击按钮
controls.mouseButtons = { ORBIT: THREE.MOUSE.LEFT, ZOOM: THREE.MOUSE.MIDDLE, PAN: THREE.MOUSE.RIGHT };

最后不要忘记添加窗口缩放适配方法和 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();
  // 老虎动画
  mixer && mixer.update(time);
  // 补间动画
  TWEEN && TWEEN.update();
  // 控制器
  controls && controls.update();
  // 魔法阵
  cycle && (cycle.rotation.z += .01);
}

Loading 页3D文字样式

3D 文字样式主要通过叠加多层 text-shadow 实现的。

.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

最终实现效果如下图所示，大家感兴趣可在线预览，已适配移动端。被这张加速的 小脑斧? 动图笑死。

总结

本文中主要涉及到的知识点包括：

Fog 场景雾化
ShadowMaterial 阴影材质
MeshPhongMaterial 网格材质
LoadingManager 加载器管理器
TWEEN.js 补间动画
THREE.OrbitControls
参数控制CSS 3D 文字样式

附录

想了解场景初始化、光照、阴影及其他网格几何体的相关知识，可阅读我的其他文章。

[1]. 使用Three.js实现炫酷的酸性风格3D页面

[2]. Three.js 实现脸书元宇宙3D动态Logo

[3]. Three.js 实现3D全景侦探小游戏

[4]. 模型来源：sketchfab

本文作者：dragonir 本文地址：https://www.cnblogs.com/dragonir/p/15786809.html

到此这篇关于Three.js 实现虎年春节3D创意页面的文章就介绍到这了,更多相关Three.js虎年春节3D页面内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网！

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