拜託,使用Three.js讓二維圖片具有3D效果超酷的好嗎 ?

dragonir發表於2022-02-22
宣告:本文涉及圖文和模型素材僅用於個人學習、研究和欣賞,請勿二次修改、非法傳播、轉載、出版、商用、及進行其他獲利行為。

背景

sketchfab 網站的時候我看到有很多二維平面轉 3D 的模型例子,於是仿照他們的例子,使用 Three.js + React 技術棧,將二維漫畫圖片轉化為三維視覺效果。本文包含的內容主要包括:THREE.Group 層級模型、MeshPhongMaterial 高光網格材質、正弦餘弦函式 建立模型移動軌跡等。

效果

實現效果如 ? 下圖所示:頁面主要有背景圖、漫畫圖片主體以及 ? Boom 爆炸背景圖片構成,按住滑鼠左鍵移動模型可以獲得不同檢視,讓圖片在視覺上有 3D 景深效果。

已適配:

  • ? PC端
  • ? 移動端
? 線上預覽:https://dragonir.github.io/3d...

實現

本文實現比較簡單,和我前面幾篇文章實現基本上是相同的,流程也比較簡單,主要是素材準備流程比較複雜。下面看看具體實現方法。

素材製作

準備一張自己喜歡的圖片作為素材原圖,圖片內容最好可以分成多個層級,以實現 3D 景深效果,本例項中使用的是一張漫畫圖片,剛好可以切分成多個層級。

Photoshop 中開啟圖片,根據自己需要的分層數量,建立若干圖層,並將地圖複製到每個圖層上,然後根據對圖層景深層級的劃分,編輯每個圖層,結合使用魔棒工具套索工具刪除多餘的部分,然後將每個圖層單獨匯出作為素材。我分為 ? 如上 7 個圖層,外加一個邊框,一共有 8 個圖層。

資源引入

其中 OrbitControls 用於鏡頭軌道控制、TWEEN 用於鏡頭補間動畫。

import React from 'react';
import * as THREE from "three";
import { OrbitControls } from "three/examples/jsm/controls/OrbitControls";
import { TWEEN } from "three/examples/jsm/libs/tween.module.min.js";

場景初始化

初始化渲染容器、場景、攝像機、光源。攝像機初始位置設定為位於偏左方的 (-12, 0, 0),以便於後面使用 TWEEN 實現翻轉動畫效果。

// 場景
container = document.getElementById('container');
renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true });
renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
container.appendChild(renderer.domElement);
scene = new THREE.Scene();
// 新增背景圖片
scene.background = new THREE.TextureLoader().load(background);
// 相機
camera = new THREE.PerspectiveCamera(60, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
camera.position.set(-12, 0, 0);
camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));
// 直射光
light = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 1);
light.intensity = .2;
light.position.set(10, 10, 30);
light.castShadow = true;
light.shadow.mapSize.width = 512 * 12;
light.shadow.mapSize.height = 512 * 12;
light.shadow.camera.top = 100;
light.shadow.camera.bottom = - 50;
light.shadow.camera.left = - 50;
light.shadow.camera.right = 100;
scene.add(light);
// 環境光
ambientLight = new THREE.AmbientLight(0xdddddd);
scene.add(ambientLight);

建立漫畫主體

首先建立一個 Group,用於新增圖層網格,然後遍歷圖層背景圖片陣列,在迴圈體中建立每個面的網格,該網格使用平面立方體 PlaneGeometry,材質使用物理材質 MeshPhysicalMaterial,對每個網格位置設定相同的x軸和y軸值和不同的z軸值以建立景深效果。最後將 Group 新增到場景 Scene 中。

var layerGroup = new THREE.Group();
let aspect = 18;
for (let i=0; i<layers.length; i++) {
  let mesh = new THREE.Mesh(new THREE.PlaneGeometry(10.41, 16), new THREE.MeshPhysicalMaterial({
    map: new THREE.TextureLoader().load(layers[i]),
    transparent: true,
    side: THREE.DoubleSide
  }));
  mesh.position.set(0, 0, i);
  mesh.scale.set(1 - (i / aspect), 1 - (i / aspect), 1 - (i / aspect));
  layerGroup.add(mesh);
  // 文字
  if (i === 5) {
    mesh.material.metalness = .6;
    mesh.material.emissive = new THREE.Color(0x55cfff);
    mesh.material.emissiveIntensity = 1.6;
    mesh.material.opacity = .9;
  }
  // 會話框
  if (i === 6) {
    mesh.scale.set(1.5, 1.5, 1.5);
    animateLayer = mesh;
  }
}
layerGroup.scale.set(1.2, 1.2, 1.2);

到這一步,實現效果如下圖所示:

? THREE.Group 層級模型

將具有相同主體的網格可以通過 Group 合併在一起,以便於提高執行效率。Three.js 層級模型 Group 的基類是 Object3D,它是 Three.js 中大部分物件的基類,提供了一系列的屬性和方法來對三維空間中的物體進行操縱。如可以通過 .add(object) 方法來將物件進行組合,該方法將物件新增為子物件。

但最好使用 Group 來作為父物件,因為 Group 相比較Object3D 更語義化,可以使用 Group 作為點、線、網格等模型的父物件,用來構建一個層級模型。

建立Boom背景

為了加強視覺效果,我新增了一個? Boom 爆炸圖形平面作為背景,用滑鼠移動的時候隨著光線的變化,可以看到該圖案有金屬漸變效果,這種效果主要是通過高光材質 MeshPhongMaterialspecularshininess 屬性實現的。

const boom = new THREE.Mesh(new THREE.PlaneGeometry(36.76, 27.05), new THREE.MeshPhongMaterial({
  map: new THREE.TextureLoader().load(boomImage),
  transparent: true,
  shininess: 160,
  specular: new THREE.Color(0xff6d00),
  opacity: .7
}));
boom.scale.set(.8, .8, .8);
boom.position.set(0, 0, -3);
layerGroup.add(boom)
scene.add(layerGroup);

新增後效果:

? MeshPhongMaterial 高光網格材質

MeshPhongMaterial 是一種用於具有鏡面高光的光澤表面的材質。該材質使用非物理的 Blinn-Phong 模型來計算反射率。 與 MeshLambertMaterial 中使用的 Lambertian 模型不同,該材質可以模擬具有鏡面高光的光澤表面,如塗漆木材。

建構函式

MeshPhongMaterial(parameters: Object)

parameters:可選,用於定義材質外觀的物件,具有一個或多個屬性。 材質的任何屬性都可以從此處傳入(包括從Material繼承的任何屬性)。

特殊屬性

  • .emissive[Color]:材質的放射光顏色,基本上是不受其他光照影響的固有顏色。預設為 黑色
  • .emissiveMap[Texture]:設定發光貼圖。預設值為 null。放射貼圖顏色由放射顏色和強度所調節。
  • .emissiveIntensity[Float]:放射光強度。調節發光顏色。預設為 1
  • .envMap[TextureCube]:環境貼圖。預設值為 null
  • .isMeshPhongMaterial[Boolean]:用於檢查此類或派生類是否為 Phong 網格材質。預設值為 true
  • .lightMap[Texture]:光照貼圖。預設值為 null
  • .lightMapIntensity[Float]:烘焙光的強度。預設值為 1
  • .reflectivity[Float]:環境貼圖對錶面的影響程度。預設值為 1,有效範圍介於 0(無反射)1(完全反射) 之間。
  • .refractionRatio[Float]:空氣的折射率除以材質的折射率。折射率不應超過 1。預設值為 0.98
  • .shininess[Float].specular 高亮的程度,越高的值越閃亮。預設值為 30
  • .skinning[Boolean]:材質是否使用蒙皮。預設值為 false
  • .specular[Color]:材質的高光顏色。預設值為 0x111111 的顏色 Color。這定義了材質的光澤度和光澤的顏色。
  • .specularMap[Texture]:鏡面反射貼圖值會影響鏡面高光以及環境貼圖對錶面的影響程度。預設值為 null
? 使用 Phong 著色模型計算著色時,會計算每個畫素的陰影,與 MeshLambertMaterial 使用的 Gouraud 模型相比,該模型的結果更準確,但代價是犧牲一些效能。

鏡頭控制、縮放適配、動畫

鏡頭補間動畫,鏡頭切換到正確位置。

Animations.animateCamera(camera, controls, { x: 0, y: 0, z: 20 }, { x: 0, y: 0, z: 0 }, 3600, () => { });

鏡頭控制,本示例中顯示了模型平移以及水平垂直旋轉的角度,以達到最好的預覽效果。

controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);
controls.target.set(0, 0, 0);
controls.enableDamping = true;
controls.enablePan = false;
// 垂直旋轉角度限制
controls.minPolarAngle = 1.2;
controls.maxPolarAngle = 1.8;
// 水平旋轉角度限制
controls.minAzimuthAngle = -.6;
controls.maxAzimuthAngle = .6;

螢幕縮放適配。

window.addEventListener('resize', () => {
  camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
  camera.updateProjectionMatrix();
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
}, false);

對於會話框圖層網格,我給它新增了在一條光滑曲線上左右移動的動畫效果,主要是通過修改它在 x 軸和 y 軸上的 position 來實現的 。

function animate() {
  requestAnimationFrame(animate);
  renderer.render(scene, camera);
  controls && controls.update();
  TWEEN && TWEEN.update();
  // 會話框擺動動畫
  step += 0.01;
  animateLayer.position.x = 2.4 + Math.cos(step);
  animateLayer.position.y = .4 + Math.abs(Math.sin(step));
}

? 正弦餘弦函式建立模型移動軌跡

使用 step 變數並在函式 Math.cos()Math.sin() 的幫助下 ,建立出一條光滑的軌跡。step+= 0.01 定義的是球的彈跳速度。

到此,本示例的完整實現都描述完畢了,大家感興趣的話,可以動手試著把自己喜歡的圖片改造成 3D 檢視。拜託,使用 Three.js 這樣展示圖片超酷的好嗎! ?

? 完整程式碼:https://github.com/dragonir/3...

總結

本文知識點主要包含的的新知識:

  • THREE.Group 層級模型
  • MeshPhongMaterial 高光網格材質
  • 正弦餘弦函式 建立模型移動軌跡
想了解場景初始化、光照、陰影、基礎幾何體、網格、材質及其他 Three.js 的相關知識,可閱讀我往期文章。轉載請註明原文地址和作者。如果覺得文章對你有幫助,不要忘了一鍵三連哦 ?

附錄

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