使用Three.js的材质-创新互联

1.three.js提供哪些材质？

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   MeshBasicMaterial(网格基础材质)/基础材质，，可以用它富裕几何体一种简单的亚瑟，或者显示几何体的线框

   MeshDepthMaterial（网格深度材质）/根据网格到相机的举例，这种材质决定如何给网格染色

   MeshNormalMaterial(网格法向材质)/这是一种简单的材质，根据物体表面的方向向量计算颜色

   MeshFaceMaterial(网格面材质)/这是一个容器，可以在这个容器里为物体的各个表面指定不同的颜色

   MeshLambertMaterial(网格朗伯材质)/这种材质会考虑光照的影响，可以用来创建颜色暗淡的、不光亮的物体

   MeshPhongMaterial(网格Phong式材质)/这种材质会考虑光照的影响，而且可以用来创建光亮的物体

   ShaderMaterial(着色器材质)/这种材质允许使用自定义的着色器程序，直接控制顶点的仿制方式，以及像素的着色方式

   LineBasicMaterial(直线基础材质)/这种材质可以用于THREE.Line几何体,从而创建着色的直线

   LineDashedMaterial(虚线材质)/这种材质跟直线基础材质一样，不过可以用来创建出一种虚线效果

2.MeshBasicMaterial常用属性

   color/设置材质的颜色

   wireframe/设置这个属性可以将材质渲染成线框。对调试非常有利

   wireframeLinewidth/如果已经打开了wireframe，这个属性可以定义线框中线的宽度

   wireframeLinecap（线框线端点）/这个属性定义线框模式下顶点间线段的端点如何显示。可包括butt(平)、round(圆)、squre（方）。默认值是round。WebGlRenderer不支持该属性

   shading(着色)/该属性定义如何着色。可选的值是THREE.SmoothShading和THREE.FlatShading。

   vertexColors(顶点颜色)/可以通过这个属性为每个顶点定义不同的颜色。该属性在使用CanvasRenderer时不起作用，但可以在使用WebGLRenderer时起作用。

   fog(雾化)/该属性指定当前材质是否会受到全局雾化效果设置的影响。

   初始化方式：

var meshMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x7777ff});

mashMaterial.visible = false;

3.基于深度着色的MeshDepthMaterial

  使用这种材质的物体，其外观不是有光照或某个材质属性决定的；而是由物体到相机的距离决定的。可以将这种材质与其他材质想结合，从而很容易地创建出逐渐消失的效果。

4.融合材质

   我们知道MeshDepthMaterial不能设置颜色，一切都是有材质的默认属性决定的。但是，three.js可通过联合材质创建出新效果。使用方式如下：

... var cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(cubeSize, cubeSize, cubeSize);                var cubeMaterial = new THREE.MeshDepthMaterial();                var colorMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x00ff00, transparent: true, blending: THREE.MultiplyBlending});                var cube = new THREE.SceneUtils.createMultiMaterialObject(cubeGeometry, [colorMaterial, cubeMaterial]);
                cube.children[1].scale.set(0.99, 0.99, 0.99);
...

  展示效果如下：

   这些方块可以从MeshDepthMaterial对象获得渐变效果，从MeshBasicMaterial获取颜色。为了使颜色能够有渐变效果，必须设置MeshBasicMaterial的transparent为true，设置融合blending的方式。在查看最后一行代码，如何不这样设置，在渲染的时候就会出现闪烁。

5.计算法向颜色的MeshNormalMaterial

   MeshNormalMaterial会根据每个面的法向量来决定颜色，如果是一个球面，由于每个面的法向量不一样，所有每个面的颜色也不一样。该材质最主要的一个属性是shading，设置着色的方式：THREE.FlatShading表示平面着色、THREE.SmoothShading表示平滑作色。两个着色差别如下图所示：

5.为每个面指定材质的MeshFaceMaterial

   通过MeshFaceMaterial可以为几何体的每一个面指定不同的材质。加入你有一个方块，上面有六个面，你可以用这种材质来为每个面指定一个材质。例如：

var group = new THREE.Mesh();        var mats = [];
        mats.push(new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x009e60}));
        mats.push(new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x009e60}));
        mats.push(new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x0051ba}));
        mats.push(new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x0051ba}));
        mats.push(new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xffd500}));
        mats.push(new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xffd500}));
        mats.push(new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xff5800}));
        mats.push(new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xff5800}));
        mats.push(new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xC41E3A}));
        mats.push(new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xC41E3A}));
        mats.push(new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xffffff}));
        mats.push(new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xffffff}));        var faceMeterial = new THREE.MeshFaceMaterial(mats);        var cubeGeom = new THREE.CubeGeometry(3, 3, 3);        var cube = new THREE.Mesh(cubeGeom, faceMeterial);
        scene.add(cube);

6.暗淡、不光亮表面材质MeshLambertMaterial

   两个比较重要的属性ambient和emissive。ambient（环境色）跟AmbientLight光源一起使用。这个颜色会与AmbientLight光源的颜色相乘。默认值为白色；emissvie(发射的)是该材质发射的颜色。它其实并不像一个光源，只是一种纯粹的、不收其他光照影响的颜色。默认值为黑色。实例化方式：

var meshMateial = new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0x7777ff});

7.用于光亮表面的MeshPhongMaterial

  除了基础属性以及和MeshLambertMaterial一样的ambient和emissive属性。还包括:
specular(镜面的)/该属性指定该材质的光亮程度及其高亮部分的颜色。如果设置成和color一样的颜色，将会得到一种更加类似金属的材质。如果设置为grey，材质变的更加塑料。
  shininess/指定高亮部分的亮度，默认为30

8.使用ShaderMaterial创建自己的着色器

   ShaderMaterial是Three.js库中功能最丰富、最复杂的一种材质。通过它，可以使用自己定制的着色器，直接在WebGL环境中运行。ShaderMaterial包含的几个常用属性wireframe、wireframeLinewidth、shading、vertexColors、fog其他材质已经介绍过。ShaderMaterial还包含几个特别属性：
   fragementShader(片元着色器)/这个着色器定义的是每个传入的像素颜色
   vertexShader(顶点着色器)/这个着色器允许你修改每一个传入的顶点的位置
   uniforms/通过这个属性可以向你的着色器发信息。同样的信息会发送到每一个顶点和片元
   defines/这个属性可以转换为vertexShader和fragmentShader里的#define代码。该属性可以用来设置着色器程序里的一些全局变量
   attributes/改属性可以修改每个顶点和片元。通常用来传递位置数据和法向量相关的数据。如果要用这个属性，anemia你要为几何体中的所有顶点提供信息
   lights/定义光照数据是否传递给着色器。默认为false

   在创建ShaderMaterial，必须要传递两个重要的属性vertexShader和fragmentShader。两个都是对应的一段WebGL顶点和片元着色器源码字符串。例如我们在js中先定义一段vertexShader代码：

    uniform float time;
    varying vec2 vUv;    void main()
    {
    vec3 posChanged = position;
    posChanged.x = posChanged.x*(abs(sin(time*1.0)));
    posChanged.y = posChanged.y*(abs(cos(time*1.0)));
    posChanged.z = posChanged.z*(abs(sin(time*1.0)));    //gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(position*(abs(sin(time)/2.0)+0.5),1.0);
    gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(posChanged,1.0);
    }

   由于几个几何体有多个面，所有一般都会写多个fragmentShader，每一个面包含对应一个fragmentShader。fragmentShader我们可以从网站(https://www.shadertoy.com)上拷贝各种各样的片元着色器。下面是创建一个ShaderMaterial的例子：

function createMaterial(vertexShader, fragmentShader){            var verShader = document.getElementById(vertexShader).innerHTML;            var fragShader = document.getElementById(fragmentShader).innerHTML;            var attributes = {};            var uniforms = {
                time: {type: 'f', value: 0.2},
                scale: {type: 'f', value: 0.2},
                alpha: {type: 'f', value: 0.6},
                resolution: {type: 'v2', value: new THREE.Vector2()}
            }

            uniforms.resolution.value.x = window.innerWidth;
            uniforms.resolution.value.y = window.innerHeight;            var meshMaterial = new THREE.ShaderMaterial({
                uniforms: uniforms,
                attributes: attributes,
                vertexShader: verShader,
                fragmentShader: fragShader,
                transparent: true
            });            return meshMaterial;
        }

   我们设置了attributes、uniforms参数。在初始化ShaderMaterial的时候传递进去。最后创建一个几何体。例如：

var cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(20, 20, 20);        var meshMaterial1 = createMaterial("vertex-shader", "fragment-shader-1");        var meshMaterial2 = createMaterial("vertex-shader", "fragment-shader-2");
        ...        var material = new THREE.MeshFaceMaterial([meshMaterial1, meshMaterial2, meshMaterial3, meshMaterial4, meshMaterial5, meshMaterial6]);        var cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, material);

        scene.add(cube);

9.线段几何体材质LineBasicMaterial

   LineBasiceMaterial包含的属性如下所示：

   color/指定线的颜色。如果指定了vertexColors，这个属性就会被忽略。

   linewidth/该属性定义线的宽度

   LineCap/该属性定义顶点建的线段端点如何显示。可选值包括butt(平)、round（圆）、square（方），默认值是round。WebGLRenderer不支持该属性。

   LineJoin/该属性定义的是线段连接点如何显示。WebGLRenderer不支持该属性

   vertexColors/将这个属性设置成THREE.VecterColors值，就可以为每个顶点指定一个颜色

   fog/指定当期物体是否受全局雾化效果影响

   下面的代码是使用LineBasicMaterial根据Gosper曲线创建的连线显示代码：

var points = gosper(4, 60);            var lines = new THREE.Geometry();            var colors = [];            var i = 0;
            points.forEach(function(e){
                lines.vertices.push(new THREE.Vector3(e.x, e.z, e.y));
                colors[i] = new THREE.Color(0xffffff);
                colors[i].setHSL(e.x/100 + 0.5, (e.y * 20)/300, 0.8); // 设置HSL颜色，提供色调（hue）、饱和度（saturation）、亮度（lightness）
                i++;
            });
            lines.colors = colors;            var material = new THREE.LineBasicMaterial({
                opacity: 1.0,
                linewidth: 1,
                vertexColors: THREE.VertexColors
            });            var line = new THREE.Line(lines, material);
            line.position.set(25, -30, -60);

   代码创建一个THREE.Geometry实例，为每个坐标创建一个顶点，把它放进该实例的线段属性中。对于每个坐标我们还会计算一个颜色值，用来设置colors属性。

   线段还有另外一个LineDashedMaterial材质，和LineBasicMaterial材质功能相似。区别在于显示线段时包含了短划线和空格。包含属性有scale、dashSize（断线长度）、gapSize（间隔长度）。另外还需注意的是必须要调用THREE.Geometry的computeLineDistance()方法，如果不调用，间隔就不会显示出来。

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