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【Three.js基础学习】31.Lights Shading

news 来源：原创 2025/6/13 17:16:31

前言

关于灯光如何在着色器中应用！

下面将创建三个灯光分别是点光源，环境光，方向光通过这几种光应用着色器显示对应阴影

学习灯光阴影，着色器的使用

添加三盏灯

点光，方向光，环境光

创建一个环境光

在现实生活中，如果一个物体是完全蓝色的，而唯一的光源是红色的你将看不到这个物体，因为它会吸收光线，不会反射回你的眼睛。

创建一个方向光

如果面部面对光线，它将接收全部功率。如果面部处于完美的90°角度，它将不会接收任何功率。中间的值将被插值。

法线

我们把面部方向设为正常，把光的方向设为光方向。

如果它们在同一条直线上，我们希望1

如果它们处于90°角，我们希望0

在中间，我们希望插值值

问题1

此时方向光在前方，但是随着旋转，光线一直在跟着边，不对的

因为设置的法线是一直向上的，模型旋转，法线跟着旋转了

因此我们应该让模型转化应用于法线 (上一节中也有这个问题，和对应解决)

解决 vec4 modelNormal = modelMatrix * vec4(normal,0.0); // 为什么设置0.0 就是不希望正常，保持法线向上

修复环境光

由于环境光也引用，但是在模型背面是黑色的，因为是-1，所以要保证为正数(在正常环境中不可能漆黑)

法线保持正数

视图方向（计算光反射）

视图的光 = 模型位置 - 相机位置

创建一个点光

应用衰败

下面是一些应用的思路

环境光对应照到模型上

方向光对应照在模型上，对应反射，和视图反射(镜面)

相机，光源，物体对应获取光的距离

法线在反射时，对应数值不对，重设

项目结构

一、代码

script.js

import * as THREE from 'three'
import { OrbitControls } from 'three/addons/controls/OrbitControls.js'
import GUI from 'lil-gui'
import { GLTFLoader } from 'three/addons/loaders/GLTFLoader.js'
import shadingVertexShader from './shaders/shading/vertex.glsl'
import shadingFragmentShader from './shaders/shading/fragment.glsl'
import { DirectionalLightHelper, DoubleSide } from 'three'/*** Base*/
// Debug
const gui = new GUI()// Canvas
const canvas = document.querySelector('canvas.webgl')// Scene
const scene = new THREE.Scene()// Loaders
const gltfLoader = new GLTFLoader()/*** Sizes*/
const sizes = {width: window.innerWidth,height: window.innerHeight,pixelRatio: Math.min(window.devicePixelRatio, 2)
}window.addEventListener('resize', () =>
{// Update sizessizes.width = window.innerWidthsizes.height = window.innerHeightsizes.pixelRatio = Math.min(window.devicePixelRatio, 2)// Update cameracamera.aspect = sizes.width / sizes.heightcamera.updateProjectionMatrix()// Update rendererrenderer.setSize(sizes.width, sizes.height)renderer.setPixelRatio(sizes.pixelRatio)
})/*** Camera*/
// Base camera
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(25, sizes.width / sizes.height, 0.1, 100)
camera.position.x = 7
camera.position.y = 7
camera.position.z = 7
scene.add(camera)// Controls
const controls = new OrbitControls(camera, canvas)
controls.enableDamping = true/*** Renderer*/
const renderer = new THREE.WebGLRenderer({canvas: canvas,antialias: true
})
// renderer.toneMapping = THREE.ACESFilmicToneMapping
// renderer.toneMappingExposure = 3
renderer.setSize(sizes.width, sizes.height)
renderer.setPixelRatio(sizes.pixelRatio)/*** Material*/
const materialParameters = {}
materialParameters.color = '#ffffff'const material = new THREE.ShaderMaterial({vertexShader: shadingVertexShader,fragmentShader: shadingFragmentShader,uniforms:{uColor: new THREE.Uniform(new THREE.Color(materialParameters.color)),}
})gui.addColor(materialParameters, 'color').onChange(() =>{material.uniforms.uColor.value.set(materialParameters.color)})/*** Objects*/
// Torus knot
const torusKnot = new THREE.Mesh(new THREE.TorusKnotGeometry(0.6, 0.25, 128, 32),material
)
torusKnot.position.x = 3
scene.add(torusKnot)// Sphere
const sphere = new THREE.Mesh(new THREE.SphereGeometry(),material
)
sphere.position.x = - 3
scene.add(sphere)// Suzanne
let suzanne = null
gltfLoader.load('./suzanne.glb',(gltf) =>{suzanne = gltf.scenesuzanne.traverse((child) =>{if(child.isMesh)child.material = material})scene.add(suzanne)}
)/*** Light helpers*/
// directional light helper
const directionalLightHelpter = new THREE.Mesh(new THREE.PlaneGeometry(),new THREE.MeshBasicMaterial()
)
directionalLightHelpter.material.color.setRGB(0.1,0.1,1.0)
directionalLightHelpter.material.side = THREE.DoubleSide // 侧面
directionalLightHelpter.position.set(0,0,3)
scene.add(directionalLightHelpter)// Point light helper
const pointLightHelper = new THREE.Mesh(new THREE.IcosahedronGeometry(0.1,2),new THREE.MeshBasicMaterial()
)
pointLightHelper.material.color.setRGB(1.0,0.1,0.1)
pointLightHelper.position.set(0,2.5,0)
scene.add(pointLightHelper)/*** Animate*/
const clock = new THREE.Clock()const tick = () =>
{const elapsedTime = clock.getElapsedTime()// Rotate objectsif(suzanne){suzanne.rotation.x = - elapsedTime * 0.1suzanne.rotation.y = elapsedTime * 0.2}sphere.rotation.x = - elapsedTime * 0.1sphere.rotation.y = elapsedTime * 0.2torusKnot.rotation.x = - elapsedTime * 0.1torusKnot.rotation.y = elapsedTime * 0.2// Update controlscontrols.update()// Renderrenderer.render(scene, camera)// Call tick again on the next framewindow.requestAnimationFrame(tick)
}tick()

index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>Lights shading</title><link rel="stylesheet" href="./style.css">
</head>
<body><canvas class="webgl"></canvas><script type="module" src="./script.js"></script>
</body>
</html>

style.css

*
{margin: 0;padding: 0;
}html,
body
{overflow: hidden;
}.webgl
{position: fixed;top: 0;left: 0;outline: none;
}

vertex.glsl 顶点着色器

varying vec3 vNormal;
varying vec3 vPosition;void main()
{// Positionvec4 modelPosition = modelMatrix * vec4(position, 1.0);gl_Position = projectionMatrix * viewMatrix * modelPosition;// Model normalvec4 modelNormal = modelMatrix * vec4(normal,0.0); //0.0 指的是非齐次向量，指是模型移动，但是法线不移动设置的// VaryingvNormal = modelNormal.xyz; // 应用vPosition = modelPosition.xyz;
}

fragment.glsl 片段着色器

uniform vec3 uColor;varying vec3 vNormal;
varying vec3 vPosition;/* dot向量x，y之间的点积pow(x,y) x的y次方。如果x小于0，结果是未定义的。同样，如果x=0并且y<=0,结果也是未定义的*/#include ../includes/ambientLight.glsl
#include ../includes/directionalLight.glsl
#include ../includes/pointLight.glslvoid main()
{// 确保法线正常化vec3 normal = normalize(vNormal);vec3 viewDirection = normalize(vPosition - cameraPosition); // 常量化vec3 color = uColor;vec3 light = vec3(0.0);// 将灯光相加light += ambientLight(vec3(1.0),0.03); light += directionalLight(vec3(0.1,0.1,1.0),  // 颜色1.0,                // 强度normal,            // 法线vec3(0.0,0.0,3.0),   // 光的位置viewDirection ,     // 视图方向20.0                // 镜面反射功率 specular power);light += pointLight(vec3(1.0,0.1,0.1),  // 颜色1.0,                // 强度normal,            // 法线vec3(0.0,2.5,0.0),   // 光的位置viewDirection ,     // 视图方向20.0 ,               // 镜面反射功率 specular powervPosition,            // 位置0.3                  // 衰变);// 最后相乘颜色color *= light;// Final colorgl_FragColor = vec4(color, 1.0);#include <tonemapping_fragment>#include <colorspace_fragment>
}

ambientLight.glsl

// 创建一个自然光  颜色，强度
vec3 ambientLight(vec3 lightColor, float lightIntensity){ return lightColor * lightIntensity; // 将颜色和光的强度相乘
}

directionalLight.glsl


// 创建一个方向光  颜色，强度 ， 法线 ， 光位置 ，视图位置 ，镜面反射率
vec3 directionalLight(vec3 lightColor, float lightIntensity,vec3 normal ,vec3 lightPosition, vec3 viewDirection, float specularPower){ vec3 lightDirection = normalize(lightPosition); //将vector向量 转换成单位向量  长度为1vec3 lightReflection = reflect(- lightDirection,normal);// shading float shading = dot(normal,lightDirection);shading = max(0.0, shading); // 保证永远不会低于0.0// Specular  光反射和观看方向的一个点 得到反射 由于点积是相反，所以取负值float specular = - dot(lightReflection, viewDirection);// 保证我们的点积不是负数，因为在背面不需要有反射specular = max(0.0,specular);specular = pow(specular,specularPower);return lightColor * lightIntensity * (shading +  specular); // 将颜色和光的强度相乘// return vec3(specular); // 镜面// return vec3(shading); // 阴影
}

pointLight.glsl

// 创建一个点光  
vec3 pointLight(vec3 lightColor, float lightIntensity,vec3 normal ,vec3 lightPosition, vec3 viewDirection, float specularPower, vec3 position,float lightDecay){ vec3 lightDelta = lightPosition - position; // 为什么相减，原因获得点光的位置float lightDistance = length(lightDelta); // 想要向量的长度 length 点光到物体表面的距离vec3 lightDirection = normalize(lightDelta); //将vector向量 转换成单位向量  长度为1vec3 lightReflection = reflect(- lightDirection,normal);// shading float shading = dot(normal,lightDirection);shading = max(0.0, shading); // 保证永远不会低于0.0// Specular  光反射和观看方向的一个点 得到反射 由于点积是相反，所以取负值float specular = - dot(lightReflection, viewDirection);// 保证我们的点积不是负数，因为在背面不需要有反射specular = max(0.0,specular);specular = pow(specular,specularPower);// Decayfloat decay = 1.0 - lightDistance * lightDecay;decay = max(0.0,decay);return lightColor * lightIntensity * decay *(shading +  specular); // 将颜色和光的强度相乘
}

效果

光源-着色器应用阴影显示

总结

先看，然后知道功能应用场景，自己想要实现时候，会有参照的！

【Three.js基础学习】31.Lights Shading

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本文由大侠(AhcaoZhu)原创，转载请声明。链接: https://blog.csdn.net/Ahcao2008 国内外人工智能AI工具网站大全（一键收藏，应有尽有） 摘要一、AI写作工具二、AI图像工具2.1、常用AI图像工具2.2、AI图片插画生成2.3、AI图片背景移…...

编程日记 2025/6/3 13:07:53

HB1910数字IP程控交换机generate.php存在RCE漏洞

免责声明: 本文旨在提供有关特定漏洞的深入信息，帮助用户充分了解潜在的安全风险。发布此信息的目的在于提升网络安全意识和推动技术进步，未经授权访问系统、网络或应用程序，可能会导致法律责任或严重后果。因此，作者不对读者基于本文内容所采取的任何行为承担责任。读者在…...

编程日记 2025/6/4 13:42:44

基于Spring Boot的社区药房系统

一、系统背景与目的随着医疗改革的深入和社区医疗服务的不断完善，社区药房在居民健康保障中扮演着越来越重要的角色。然而，传统的药房管理方式存在着库存管理混乱、药品销售不透明、客户信息管理不规范等问题。为了解决这些问题，基于Spring…...

编程日记 2025/6/3 20:06:54

level2逐笔委托查询接口

沪深逐笔委托队列查询前置步骤分配数据库服务器查询模板以下是沪深委托队列查询的请求模板： http://<数据库服务器>/sql?modeorder_book&code<股票代码>&offset<offset>&token<token>查询参数说明参数名类型说明mo…...

编程日记 2025/6/3 13:57:38

效果

总结

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