Three.js學(xué)習(xí)之Lamber材質(zhì)和Phong材質(zhì)
前言
材質(zhì)（Material）是獨(dú)立于物體頂點(diǎn)信息之外的與渲染效果相關(guān)的屬性。通過設(shè)置材質(zhì)可以改變物體的顏色、紋理貼圖、光照模式等。
MeshBasicMaterial：對光照無感，給幾何體一種簡單的顏色或顯示線框。
MeshLambertMaterial：這種材質(zhì)對光照有反應(yīng)，用于創(chuàng)建暗淡的不發(fā)光的物體。
MeshPhongMaterial：這種材質(zhì)對光照也有反應(yīng)，用于創(chuàng)建金屬類明亮的物體。
1.基本材質(zhì)
使用基本材質(zhì)（BasicMaterial）的物體，渲染后物體的顏色始終為該材質(zhì)的顏色，而不會(huì)由于光照產(chǎn)生明暗、陰影效果。如果沒有指定材質(zhì)的顏色，則顏色是隨機(jī)的。其構(gòu)造函數(shù)是：
THREE.MeshLambertMaterial(opt)
其中，opt可以缺省，或者為包含各屬性的值。如新建一個(gè)不透明度為0.75的黃色材質(zhì)：
new THREE.MeshBasicMaterial({
color: 0xffff00,
opacity: 0.75
});
將其應(yīng)用于一個(gè)正方體（方法參見《Three.js學(xué)習(xí)之幾何形狀》，效果為：
源碼：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>3.js測試7.1</title>
</head>
<body onload="init()">
<canvas id="mainCanvas" width="400px" height="300px" ></canvas>
</body>
<script type="text/javascript" src="js/three.min.js"></script>
<script type="text/javascript">
function init() {
var renderer = new THREE.WebGLRenderer({
canvas: document.getElementById('mainCanvas')
});
renderer.setClearColor(0x000000);
var scene = new THREE.Scene();
// camera
var camera = new THREE.OrthographicCamera(-5, 5, 3.75, -3.75, 0.1, 100);
camera.position.set(25, 25, 25);
camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));
scene.add(camera);
// light
var light = new THREE.PointLight(0xffffff, 1, 100);
light.position.set(10, 15, 5);
scene.add(light);
var material = new THREE.MeshBasicMaterial({
color: 0xffff00,
opacity: 0.75
});
var cube = new THREE.Mesh(new THREE.CubeGeometry(5, 5, 5), material);
scene.add(cube);
renderer.render(scene, camera);
}
</script>
</html>
BasicMaterial的幾個(gè)較為常用的屬性：
· visible：是否可見，默認(rèn)為true
· side：渲染面片正面或是反面，默認(rèn)為正面THREE.FrontSide，可設(shè)置為反面THREE.BackSide，或雙面THREE.DoubleSide
· wireframe：是否渲染線而非面，默認(rèn)為false
· color：十六進(jìn)制RGB顏色，如紅色表示為0xff0000
· map：使用紋理貼圖
對于基本材質(zhì)，即使改變場景中的光源，使用該材質(zhì)的物體也始終為顏色處處相同的效果。當(dāng)然，這不是很具有真實(shí)感，因此，接下來我們將介紹更為真實(shí)的光照模型：Lambert光照模型以及Phong光照模型。
2.Lamber材質(zhì)與Phong材質(zhì)
Lambert材質(zhì)（MeshLambertMaterial）是符合Lambert光照模型的材質(zhì)。Lambert光照模型的主要特點(diǎn)是只考慮漫反射而不考慮鏡面反射的效果，因而對于金屬、鏡子等需要鏡面反射效果的物體就不適應(yīng)，對于其他大部分物體的漫反射效果都是適用的。
其光照模型公式為：
Idiffuse = Kd * Id * cos(theta)
其中，Idiffuse是漫反射光強(qiáng)，Kd是物體表面的漫反射屬性，Id是光強(qiáng)，theta是光的入射角弧度。
當(dāng)然，對于使用Three.js的Lambert材質(zhì)，不需要了解以上公式就可以直接使用。
創(chuàng)建一個(gè)黃色的Lambert材質(zhì)的方法為：
new THREE.MeshLambertMaterial({
color: 0xffff00
})
在使用了光照之后，得到這樣的效果：
color是用來表現(xiàn)材質(zhì)對散射光的反射能力，也是最常用來設(shè)置材質(zhì)顏色的屬性。除此之外，還可以用ambient和emissive控制材質(zhì)的顏色。
ambient表示對環(huán)境光的反射能力，只有當(dāng)設(shè)置了AmbientLight后，該值才是有效的，材質(zhì)對環(huán)境光的反射能力與環(huán)境光強(qiáng)相乘后得到材質(zhì)實(shí)際表現(xiàn)的顏色。
emissive是材質(zhì)的自發(fā)光顏色，可以用來表現(xiàn)光源的顏色，并不是一種光源，而是一種不受光照影響的顏色。單獨(dú)使用紅色的自發(fā)光：
new THREE.MeshLambertMaterial({
emissive: 0xff0000
})
效果為：
如果同時(shí)使用紅色的自發(fā)光與黃色的散射光：
new THREE.MeshLambertMaterial({
color: 0xffff00,
emissive: 0xff0000
})
效果為：
球體的效果：
總結(jié)Lamber材質(zhì)的特有屬性：
ambient：設(shè)置材質(zhì)的環(huán)境色，和AmbientLight光源一起使用，這個(gè)顏色會(huì)與環(huán)境光的顏色相乘。即是對光源作出反應(yīng)。
emissive：設(shè)置材質(zhì)發(fā)射的顏色，不是一種光源，而是一種不受光照影響的顏色。默認(rèn)為黑色。
源碼：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>3.js測試7.2</title>
</head>
<body onload="init()">
<canvas id="mainCanvas" width="400px" height="300px" ></canvas>
</body>
<script type="text/javascript" src="js/three.min.js"></script>
<script type="text/javascript">
function init() {
var renderer = new THREE.WebGLRenderer({
canvas: document.getElementById('mainCanvas')
});
renderer.setClearColor(0x000000);
var scene = new THREE.Scene();
// camera
var camera = new THREE.OrthographicCamera(-5, 5, 3.75, -3.75, 0.1, 100);
camera.position.set(25, 25, 25);
camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));
scene.add(camera);
// light
var light = new THREE.PointLight(0xffffff, 1, 100);
light.position.set(10, 15, 5);
scene.add(light);
var material = new THREE.MeshLambertMaterial({
color: 0xffff00,
emissive: 0xff0000
});
var cube = new THREE.Mesh(new THREE.CubeGeometry(5, 5, 5), material);
scene.add(cube);
// var sphere = new THREE.Mesh(new THREE.SphereGeometry(3, 20, 8), material);
// scene.add(sphere);
renderer.render(scene, camera);
}
</script>
</html>
3.phong材質(zhì)
Phong材質(zhì)（MeshPhongMaterial）是符合Phong光照模型的材質(zhì)。和Lambert不同的是，Phong模型考慮了鏡面反射的效果，因此對于金屬、鏡面的表現(xiàn)尤為適合。
漫反射部分和Lambert光照模型是相同的，鏡面反射部分的模型為：
Ispecular = Ks * Is * (cos(alpha)) ^ n
其中，Ispecular是鏡面反射的光強(qiáng)，Ks是材質(zhì)表面鏡面反射系數(shù)，Is是光源強(qiáng)度，alpha是反射光與視線的夾角，n是高光指數(shù)，越大則高光光斑越小。
由于漫反射部分與Lambert模型是一致的，因此，如果不指定鏡面反射系數(shù)，而只設(shè)定漫反射，其效果與Lambert是相同的：
new THREE.MeshPhongMaterial({
color: 0xffff00
});
同樣地，可以指定emissive和ambient值，這里不再說明。下面就specular值指定鏡面反射系數(shù)作說明。首先，我們只使用鏡面反射，將高光設(shè)為紅色，應(yīng)用于一個(gè)球體：
var material = new THREE.MeshPhongMaterial({
specular: 0xff0000
});
var sphere = new THREE.Mesh(new THREE.SphereGeometry(3, 20, 8), material);
效果為：
可以通過shininess屬性控制光照模型中的n值，當(dāng)shininess值越大時(shí)，高光的光斑越小，默認(rèn)值為30。我們將其設(shè)置為1000時(shí)：
new THREE.MeshPhongMaterial({
specular: 0xff0000,
shininess: 1000
});
效果為：
使用黃色的鏡面光，紅色的散射光：
material = new THREE.MeshPhongMaterial({
color: 0xff0000,
specular: 0xffff00,
shininess: 100
});
總結(jié)Phong材質(zhì)的特有屬性：
ambient：設(shè)置材質(zhì)的環(huán)境色，和AmbientLight光源一起使用，這個(gè)顏色會(huì)與環(huán)境光的顏色相乘。即是對光源作出反應(yīng)。
emissive：設(shè)置材質(zhì)發(fā)射的顏色，不是一種光源，而是一種不受光照影響的顏色。默認(rèn)為黑色
specular：指定該材質(zhì)的光亮程度及其高光部分的顏色，如果設(shè)置成和color屬性相同的顏色，則會(huì)得到另一個(gè)更加類似金屬的材質(zhì)，如果設(shè)置成grey灰色，則看起來像塑料
shininess：指定高光部分的亮度，默認(rèn)值為30.
源碼：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>3.js測試7.3</title>
</head>
<body onload="init()">
<canvas id="mainCanvas" width="400px" height="300px" ></canvas>
</body>
<script type="text/javascript" src="js/three.min.js"></script>
<script type="text/javascript">
function init() {
var renderer = new THREE.WebGLRenderer({
canvas: document.getElementById('mainCanvas')
});
renderer.setClearColor(0x000000);
var scene = new THREE.Scene();
// camera
var camera = new THREE.OrthographicCamera(-5, 5, 3.75, -3.75, 0.1, 100);
camera.position.set(25, 25, 25);
camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));
scene.add(camera);
// light
var light = new THREE.PointLight(0xffffff, 1, 200);
light.position.set(10, 15, 25);
scene.add(light);
var material = new THREE.MeshPhongMaterial({
// specular: 0xff0000,
color: 0xff0000,
specular: 0xffff00,
shininess: 100
});
// var cube = new THREE.Mesh(new THREE.CubeGeometry(5, 5, 5), material);
// scene.add(cube);
var sphere = new THREE.Mesh(new THREE.SphereGeometry(3, 20, 8), material);
scene.add(sphere);
renderer.render(scene, camera);
}
</script>
</html>
總結(jié)
本文的內(nèi)容到這就結(jié)束了，文章通過詳細(xì)實(shí)例及圖片介紹了Three.js中的Lamber與Phong，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，小編會(huì)陸續(xù)整理Three.js的相關(guān)文章，對Three.js感興趣的朋友們請繼續(xù)支持腳本之家。
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