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Babylon.js学习之路《六、材质与纹理：为模型赋予真实的表面效果》

news 来源：原创 2025/7/14 21:34:40

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文章目录

1. 引言：材质与纹理的重要性
- 1.1 材质与纹理的核心作用
2. 基础材质：StandardMaterial
- 2.1 材质属性详解
- 2.2 实战：创建金属材质
3. 纹理贴图：从基础到高级
- 3.1 基础纹理映射
- 3.2 多纹理混合技术
4. 高级材质：PBRMaterial
- 4.1 PBR 材质基础
- 4.2 PBR 材质实战：生锈金属
5. 动态材质与自定义着色器
- 5.1 动态修改材质属性
- 5.2 自定义 GLSL 着色器
6. 实战任务
- 任务 1：创建动态天气墙面
- 任务 2：可交互的材质编辑器
7. 性能优化与常见问题
- 7.1 纹理优化技巧
- 7.2 常见问题解答
7. 总结与下一章预告
- 7.1 关键知识点回顾
- 7.2 下一章预告

1. 引言：材质与纹理的重要性

上一章详解灯光与阴影，点光源、方向光、聚光灯的设置与阴影优化技巧。
这一章详细介绍一下Babylon中，材质与纹理的相关知识，包含基础材质、PBR材质、着色器等。
材质与纹理的好坏，决定着场景的显示效果，更决定着使用者的体验。

1.1 材质与纹理的核心作用

核心作用：材质定义物体的视觉属性（颜色、反光、粗糙度），纹理提供表面细节（图案、凹凸、磨损）。
案例对比：
- 无材质：物体呈现单一颜色，缺乏真实感。
- 基础材质：通过颜色和反光增强立体感。
- 纹理+材质：表面细节丰富（如木纹、锈迹、布料纤维）。

2. 基础材质：StandardMaterial

2.1 材质属性详解

如图，是一个没有材质的地面，下面为这个地形添加材质
在这里插入图片描述

关键属性：

  // 地面var ground = BABYLON.Mesh.CreateGroundFromHeightMap("ground","/textures/heightMap.png",250,250,200,0,50, scene, false);// 地面材质var groundMaterial = new BABYLON.StandardMaterial("ground", scene);// 地面材质贴图groundMaterial.diffuseTexture = new BABYLON.Texture("/textures/ground.jpg", scene);// 横向\纵向重复次数groundMaterial.diffuseTexture.uScale = 6;groundMaterial.diffuseTexture.vScale = 6;// 漫反射颜色（基础色）groundMaterial.diffuseColor = new BABYLON.Color3(1, 1, 1);// 高光颜色groundMaterial.specularColor = new BABYLON.Color3(0, 0, 0);// 自发光颜色（如霓虹灯）groundMaterial.emissiveColor = new BABYLON.Color3(0, 0, 0);// 环境光影响颜色groundMaterial.ambientColor = new BABYLON.Color3(1, 1, 1);// 透明度（0 ~ 1）groundMaterial.alpha = 1;ground.position.y = -2.05;ground.material = groundMaterial;

光泽与粗糙度：

  groundMaterial.specularPower = 64; // 高光聚焦程度（值越大，光斑越小）groundMaterial.roughness = 0.3;     // 表面粗糙度（0光滑，1粗糙）

在这里插入图片描述
经过几行代码的处理，一个沙丘形状的地形就展现出来。

2.2 实战：创建金属材质

在这里插入图片描述

目标：模拟抛光金属表面（高反光、锐利高光）。
代码示例：

  const metalMat = new BABYLON.StandardMaterial("metalMat", scene);metalMat.diffuseColor = new BABYLON.Color3(0.8, 0.8, 0.8); // 银灰色metalMat.specularColor = new BABYLON.Color3(1, 1, 1);      // 白色高光metalMat.specularPower = 256; // 高光聚焦metalMat.emissiveColor = new BABYLON.Color3(0.1, 0.1, 0.1); // 轻微自发光sphere.material = metalMat;

3. 纹理贴图：从基础到高级

3.1 基础纹理映射

在这里插入图片描述

加载纹理贴图：

  const diffuseTexture = new BABYLON.Texture("textures/wood.jpg", // 纹理路径scene);material.diffuseTexture = diffuseTexture; // 应用漫反射贴图

纹理参数调整：

  diffuseTexture.uScale = 2; // 横向重复次数diffuseTexture.vScale = 2; // 纵向重复次数diffuseTexture.wrapU = BABYLON.Texture.WRAP_REPEAT; // 横向重复模式diffuseTexture.wrapV = BABYLON.Texture.WRAP_MIRROR; // 纵向镜像重复

3.2 多纹理混合技术

法线贴图（Normal Map）：模拟表面凹凸细节。

  const normalTexture = new BABYLON.Texture("textures/brick_normal.jpg", scene);material.bumpTexture = normalTexture;material.bumpTexture.level = 0.5; // 凹凸强度

高光贴图（Specular Map）：控制表面反光区域。

  const specularTexture = new BABYLON.Texture("textures/brick_specular.jpg", scene);material.specularTexture = specularTexture;

环境光遮蔽贴图（AO Map）：增强阴影细节。

  const aoTexture = new BABYLON.Texture("textures/brick_ao.jpg", scene);material.ambientTexture = aoTexture;

4. 高级材质：PBRMaterial

4.1 PBR 材质基础

在这里插入图片描述

PBR 核心原理：基于物理的渲染（金属度、粗糙度、环境反射）。
代码示例：

  const pbrMat = new BABYLON.PBRMaterial("pbrMat", scene);pbrMat.albedoTexture = new BABYLON.Texture("textures/metal_albedo.png", scene);pbrMat.metallic = 0.9;      // 金属度（0非金属，1金属）pbrMat.roughness = 0.2;      // 粗糙度（0光滑，1粗糙）pbrMat.environmentTexture = BABYLON.CubeTexture.CreateFromPrefilteredData("textures/env.dds", scene); // 环境反射贴图

4.2 PBR 材质实战：生锈金属

在这里插入图片描述

纹理组合：

  pbrMat.albedoTexture = new BABYLON.Texture("textures/rusted_iron_albedo.png", scene);pbrMat.metallicTexture = new BABYLON.Texture("textures/rusted_iron_metallic.png", scene);pbrMat.roughnessTexture = new BABYLON.Texture("textures/rusted_iron_roughness.png", scene);pbrMat.normalTexture = new BABYLON.Texture("textures/rusted_iron_normal.png", scene);pbrMat.ambientTexture = new BABYLON.Texture("textures/rusted_iron_ao.png", scene);

5. 动态材质与自定义着色器

5.1 动态修改材质属性

请添加图片描述

颜色渐变效果：

  let time = 0;scene.registerBeforeRender(() => {material.diffuseColor = new BABYLON.Color3(Math.sin(time) * 0.5 + 0.5, // R通道Math.cos(time) * 0.5 + 0.5, // G通道0.5                         // B通道);time += 0.02;});

5.2 自定义 GLSL 着色器

着色器材质（ShaderMaterial）：

  const shaderMat = new BABYLON.ShaderMaterial("shaderMat",scene,"customShader", // 着色器名称（需提前定义）{attributes: ["position", "uv"],uniforms: ["worldViewProjection", "time"]});shaderMat.setFloat("time", 0);scene.registerBeforeRender(() => {shaderMat.setFloat("time", performance.now() / 1000);});

6. 实战任务

任务 1：创建动态天气墙面

目标：墙面材质随天气变化（干燥→湿润→结冰）。
实现步骤：
1. 干燥状态：使用普通砖墙纹理。
2. 湿润效果：增加法线贴图强度，提升高光。
3. 结冰效果：叠加透明冰层纹理，调整粗糙度为0.1。

  let weather = "dry"; // 控制天气状态function updateMaterial() {switch (weather) {case "wet":material.bumpTexture.level = 0.8;material.roughness = 0.3;break;case "ice":material.roughness = 0.1;material.diffuseTexture = new BABYLON.Texture("textures/ice_overlay.png", scene);break;}}

任务 2：可交互的材质编辑器

目标：通过 GUI 控件实时调整材质参数。
代码示例：

  const advancedTexture = BABYLON.GUI.AdvancedDynamicTexture.CreateFullscreenUI("UI");const panel = new BABYLON.GUI.StackPanel();advancedTexture.addControl(panel);// 粗糙度滑动条const roughnessSlider = new BABYLON.GUI.Slider();roughnessSlider.minimum = 0;roughnessSlider.maximum = 1;roughnessSlider.value = pbrMat.roughness;roughnessSlider.onValueChangedObservable.add((value) => {pbrMat.roughness = value;});panel.addControl(roughnessSlider);

7. 性能优化与常见问题

7.1 纹理优化技巧

纹理压缩：使用 .ktx 或 .basis 格式减少加载时间。
Mipmap 配置：

  const texture = new BABYLON.Texture("texture.jpg", scene, {generateMipMaps: true, // 启用 MipmapsamplingMode: BABYLON.Texture.TRILINEAR_SAMPLINGMODE // 三线性过滤});

7.2 常见问题解答

问题 1：纹理拉伸或错位
- 解决方案：调整模型的 UV 映射，或在代码中设置 uScale/vScale。

问题 2：透明材质显示异常

解决方案：启用透明度混合并设置渲染顺序：

material.alpha = 0.5;
material.backFaceCulling = false; // 禁用背面剔除
material.needDepthPrePass = true; // 深度预渲染

问题 3：PBR 材质过暗
- 解决方案：添加环境光或 HDR 天空盒：

    scene.environmentTexture = BABYLON.CubeTexture.CreateFromPrefilteredData("textures/environment.dds", scene);

7. 总结与下一章预告

7.1 关键知识点回顾

标准材质与 PBR 材质配置、多纹理混合、动态材质控制。
扩展方向：
- 程序化纹理生成：通过代码动态生成纹理图案。
- 后处理链：结合泛光（Bloom）、景深（Depth of Field）提升画面效果。

7.2 下一章预告

《用户交互：鼠标点击、拖拽与射线检测》：实现物体点击事件、拖拽操作与射线碰撞检测。

Babylon.js学习之路《六、材质与纹理：为模型赋予真实的表面效果》

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编程日记 2025/7/10 9:37:36

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在计算机视觉项目中，数据集的合理划分和格式转换是实现高效模型训练的基础。本文将详细介绍如何将图片和标注数据按比例切分为训练集和测试集，以及常见的数据格式转换方法，包括 JSON 转 YOLO 格式和 XML 转 TXT 格式。一、将图片和标注数据…...

编程日记 2025/7/5 9:25:12

文章目录

1. 引言：材质与纹理的重要性

1.1 材质与纹理的核心作用

2. 基础材质：StandardMaterial

2.1 材质属性详解

2.2 实战：创建金属材质

3. 纹理贴图：从基础到高级

3.1 基础纹理映射

3.2 多纹理混合技术

4. 高级材质：PBRMaterial

4.1 PBR 材质基础

4.2 PBR 材质实战：生锈金属

5. 动态材质与自定义着色器

5.1 动态修改材质属性

5.2 自定义 GLSL 着色器

6. 实战任务

任务 1：创建动态天气墙面

任务 2：可交互的材质编辑器

7. 性能优化与常见问题

7.1 纹理优化技巧

7.2 常见问题解答

7. 总结与下一章预告

7.1 关键知识点回顾

7.2 下一章预告

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