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系列文章目录
Three.js 快速入门教程【一】开启你的 3D Web 开发之旅
Three.js 快速入门教程【二】透视投影相机
Three.js 快速入门教程【三】渲染器
Three.js 快速入门教程【四】三维坐标系
Three.js 快速入门教程【五】动画渲染循环
Three.js 快速入门教程【六】相机控件 OrbitControls
Three.js 快速入门教程【七】常见几何体类型
Three.js 快速入门教程【八】常见材质类型
Three.js 快速入门教程【九】光源类型
Three.js 快速入门教程【十】常见的纹理类型
文章目录
- 系列文章目录
- 一、前言
- 二、纹理基础概念
- 二、常见纹理类型
- 1. 普通纹理(Texture)
- 1.1 使用的加载器
- 1.2 示例
- (1) 示例1——立方体6面贴图
- (2) 示例2——地球
- 2. 法线纹理(NormalTexture)
- 2.1 使用的加载器
- 2.2 核心代码
- 3. 凹凸纹理(BumpTexture)
- 3.1 使用的加载器
- 3.2 核心代码
- 3.3 与法向纹理区别
- 4. 立方体纹理(CubeTexture)
- 4.1 使用的加载器
- 4.2 示例
- 示例1——实现一个天空盒
- CubeTexture 的映射方式
- 示例2——反射周围的环境
- 5.视频纹理(VideoTexture )
- 使用的加载器
- 示例
- 五、免费纹理资源
- 六、总结
一、前言
在 Three.js 中,纹理是为 3D 模型添加细节和真实感的重要元素。通过纹理,我们可以为模型表面赋予各种材质和图案,如木纹、石纹、金属光泽等。本文将介绍 Three.js 中一些常见的纹理类型和使用讲解。
二、纹理基础概念
在 Three.js 里,Texture(纹理) 可以理解为是一种数据(大部分是图片),它被映射到 3D 模型的表面上,用来模拟各种材质的外观,比如木材的纹理、金属的光泽、石头的表面等等。通过合理地应用纹理,我们能够让 3D 模型看起来更加逼真和生动
在 Three.js 中,纹理是通过 Texture 类及其子类来表示的。Texture 类是所有纹理的基类,它定义了纹理的一些通用属性和方法。常见的纹理子类包括 TextureLoader、CubeTextureLoader 等,用于加载不同类型的纹理。
二、常见纹理类型
1. 普通纹理(Texture)
普通纹理是最基本的纹理类型,也是所有纹理的基类,它直接使用一张图片作为纹理。在 Three.js 中,通常使用 TextureLoader 来加载纹理图片。
1.1 使用的加载器
TextureLoader
1.2 示例
(1) 示例1——立方体6面贴图
// 创建纹理
const textureLoader = new THREE.TextureLoader();
//加载纹理图片
const texture = textureLoader.load('texture.jpg');
// 创建材质并应用纹理
const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ map: texture });
// 创建一个立方体
const geometry = new THREE.BoxGeometry(5,5,5);
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(mesh);
(2) 示例2——地球
// 创建纹理
const textureLoader = new THREE.TextureLoader();
//加载纹理图片
const texture = textureLoader.load('earth.jpg');
// 创建材质并应用纹理
const materials =new THREE.MeshLambertMaterial({ map: texture })
// 创建一个球体
const geometry = new THREE.SphereGeometry(1, 32, 32);
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(mesh);
ps:材质构造函数有个map属性可设置普通纹理
2. 法线纹理(NormalTexture)
法线纹理用于模拟表面的凹凸效果,通过改变表面的法线方向来产生光影变化,所以虚拟场景中至少有一个光源,如点光源(PointLight)、平行光(DirectionalLight)或聚光灯(SpotLight)等。法线纹理通常是一张 RGB 格式的彩色图片,每个像素的颜色值表示法线的方向。
2.1 使用的加载器
TextureLoader
2.2 核心代码
//加载普通纹理
const textureLoader = new THREE.TextureLoader();
const texture = textureLoader.load("texture.png");// 加载法线纹理
const normalTextureLoader = new THREE.TextureLoader();
const normalTexture = normalTextureLoader.load('normal_texture.jpg');// 创建一个材质并应用法线纹理
const material = new THREE.MeshStandardMaterial({map: texture,//普通纹理normalMap: normalTexture,//法线纹理normalScale: new THREE.Vector2(1, 1) // 控制法线纹理的强度
});
//创建一个长方体
const geometry= new THREE.BoxGeometry(100, 50,10);
const mesh= new THREE.Mesh(geometry, material );
scene.add(mesh);
- 物理、标准或高光材质构造函数有个normalMap属性设置法线纹理
- normalScale属性 是一个 Vector2 对象,用于控制法线贴图的强度,值越大表面凹凸感越强
3. 凹凸纹理(BumpTexture)
凹凸纹理是一张灰度图像,图像中的每个像素值代表该位置表面的相对高度。较亮的像素代表凸起,较暗的像素代表凹陷。在光照计算时,Three.js 会根据凹凸纹理的像素值来调整表面法线的方向,从而模拟出凹凸的视觉效果,实际上几何形状并未被改变,所以虚拟场景中和法线纹理一样要求至少有一个光源。
3.1 使用的加载器
TextureLoader
3.2 核心代码
//加载普通纹理
const textureLoader = new THREE.TextureLoader();
const texture = textureLoader.load("texture.png");// 加载凹凸纹理
const bumpTextureLoader= new THREE.TextureLoader();
const bumpTexture= bumpTextureLoader.load('bump_texture.png');// 创建一个材质并应用凹凸纹理
const material = new THREE.MeshStandardMaterial({map: texture,//普通纹理bumpMap: normalTexture, //凹凸纹理bumpScale:1, // 调整凹凸效果的强度
});
//创建一个矩形平面
const geometry= new THREE.PlaneGeometry(100, 100);
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material );
scene.add(mesh );
- 物理、标准或高光材质构造函数有个bumpMap属性设置凹凸纹理
- bumpScale属性 用于控制凹凸效果的强度,值越大表面凹凸感越强
3.3 与法向纹理区别
1、 原理不同
凹凸纹理通过灰度值区别呈现凹凸效果,而法向纹理通过每个像素的 RGB 值偏移量设置实现
2、效果表现
凹凸纹理效果相对较为柔和、简单。在表现小尺度的细节和高光反射时不够真实,通常用于表现一些相对平滑、低细节的表面凹凸,如轻微的波纹、粗糙的石头表面等。
法向纹理能够呈现出非常精细、真实的表面细节和凹凸效果。高光和阴影的过渡更加自然,即使在近距离观察或物体表面角度变化较大时,也能保持良好的视觉效果,适用于表现具有丰富细节的表面,如砖块的缝隙、皮革的纹理、金属的划痕等。
4. 立方体纹理(CubeTexture)
立方体纹理是由六个单独的纹理面(通常是正方形图片)组成,这些面分别对应一个虚拟立方体的六个面:正面、背面、顶面、底面、左面和右面。在 Three.js 场景中,它常被用于模拟环境,比如天空盒,让场景中的物体仿佛处于一个真实的环境当中,也可以用于反射效果,使物体能够反射周围的环境。
4.1 使用的加载器
CubeTextureLoader
4.2 示例
示例1——实现一个天空盒
// 创建 CubeTextureLoader
const cubeTextureLoader = new THREE.CubeTextureLoader();
// 加载立方体纹理的六张图片
// 这里的路径示例请根据实际情况修改
cubeTextureLoader.setPath('textures/');
cubeTextureLoader.load(['px.jpg', // 右面'nx.jpg', // 左 面'py.jpg', // 上 面'ny.jpg', // 下 面'pz.jpg', // 前 面'nz.jpg' // 后 面],(cubeTexture)=> {// 设置纹理的映射方式cubeTexture.mapping = THREE.CubeReflectionMapping;// 创建一个用于天空盒的材质const skyboxMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({envMap: cubeTexture,//环境贴图side: THREE.BackSide //渲染背面});// 创建一个大的立方体作为天空盒const skyboxGeometry = new THREE.BoxGeometry(1000, 1000, 1000);const skybox = new THREE.Mesh(skyboxGeometry, skyboxMaterial);scene.add(skybox);}
);
在上述代码中,我们首先创建了 CubeTextureLoader 实例,通过 setPath 方法设置图片的路径前缀,然后使用 load 方法加载六张分别对应立方体六个面的图片。当加载完成后,我们设置了纹理的映射方式为 THREE.CubeReflectionMapping(用于反射效果),并创建了一个 MeshBasicMaterial 材质,将立方体纹理应用到该材质上,最后创建一个大的立方体作为天空盒添加到场景中。
运行效果:
天空盒示例
CubeTexture 的映射方式
纹理mapping属性控制着纹理在模型表面的映射方式
CubeTexture 有不同的映射方式,常见的有:
- THREE.CubeReflectionMapping:这种映射方式常用于模拟物体的反射效果,让物体能够反射周围的环境。例如在创建一个金属质感的物体时,使用这种映射方式可以让物体看起来像是反射了周围的场景。
- THREE.CubeRefractionMapping:用于模拟折射效果,比如创建一个透明的玻璃物体时,通过这种映射方式可以让物体产生折射的视觉效果,仿佛光线穿过了物体。
ps:立方体纹理要求用于六个面的图片是正方形,也就是长宽一样
示例2——反射周围的环境
在示例1基础上我们新建一个光滑的球体使其表面反射周围环境
// 创建 CubeTextureLoader
const cubeTextureLoader = new THREE.CubeTextureLoader();
// 加载立方体纹理的六张图片
// 这里的路径示例请根据实际情况修改
cubeTextureLoader.setPath('textures/');
cubeTextureLoader.load(['px.jpg', // 正 X 面'nx.jpg', // 负 X 面'py.jpg', // 正 Y 面'ny.jpg', // 负 Y 面'pz.jpg', // 正 Z 面'nz.jpg' // 负 Z 面],(cubeTexture)=> {// 设置纹理的映射方式cubeTexture.mapping = THREE.CubeReflectionMapping;// 创建一个用于天空盒的材质const skyboxMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({envMap: cubeTexture,side: THREE.BackSide //渲染背面});// 创建一个大的立方体作为天空盒const skyboxGeometry = new THREE.BoxGeometry(1000, 1000, 1000);const skybox = new THREE.Mesh(skyboxGeometry, skyboxMaterial);scene.add(skybox);// 创建一个球体几何体const geometry = new THREE.SphereGeometry(1, 32, 32);// 创建一个标准材质const material = new THREE.MeshStandardMaterial({metalness: 1,//金属性roughness: 0.05, //粗糙度envMap:cubeTexture//环境贴图});// 创建球体网格const sphere = new THREE.Mesh(geometry, material);scene.add(sphere);}
);
5.视频纹理(VideoTexture )
VideoTexture 本质上是 Three.js 对 HTML5 元素的一种封装,它能够实时地将视频内容映射到 3D 模型上,使得模型表面呈现出动态的画面。与普通的静态纹理(如图片纹理)不同,VideoTexture 会随着视频的播放而不断更新,创造出诸如动态广告屏幕、虚拟视频墙等有趣的效果
使用的加载器
VideoTexture
示例
html
<video id="myVideo" autoplay loop muted><source src="your_video_file.mp4" type="video/mp4">
</video>
html文件中创建一个 元素,并设置好视频的源文件、自动播放等属性
js
import * as THREE from 'three';// 获取 HTML 中的视频元素
const video = document.getElementById('myVideo');
// 创建 VideoTexture
const videoTexture = new THREE.VideoTexture(video);
// 创建一个长方体几何体
const geometry= new THREE.BoxGeometry(10, 5,1);
// 创建材质并应用视频纹理
const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ map: videoTexture });
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);const scene = new THREE.Scene();
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
document.body.appendChild(renderer.domElement);scene.add(mesh);
camera.position.z = 10;function animate() {requestAnimationFrame(animate);// 更新视频纹理videoTexture.needsUpdate = true;renderer.render(scene, camera);
}
animate();
五、免费纹理资源
免费的纹理资源可以访问Poly Haven网站,该网站不仅有免费纹理资源还有3d模型和全景图片提供下载调试
六、总结
通过本文的介绍,我们了解了 Three.js 中一些常见的纹理类型及其使用方法,对纹理在 3D 场景构建中的作用有了较为全面的认识。从基础的 Texture 加载和应用,到 CubeTexture 为场景带来的环境映射效果,每一种纹理都有着独特的功能和应用场景。在实际开发中,可以根据具体需求灵活运用这些纹理和属性,打造出独特的 3D 效果。
更多three.js入门知识点请关注该系列教程后续的更新。