three.js几何体的_UV_、法向属性以及BufferGeometry类介绍

2023-10-30

一、几何体的_UV_以及法向属性

UV属性是一组二维坐标，每个顶点都有一个对应的UV坐标。在三维模型上贴上二维的纹理贴图时，需要将所有顶点映射到纹理上的对应位置。UV属性的取值范围一般是[0,1]，表示纹理上的相对位置。通过修改UV属性，可以在UV贴图上切换不同的图案或调整纹理贴图的映射效果。
法向属性是每个顶点的法向量，用于确定顶点所在面的方向和光照效果。在three.js中，光照效果是基于每个顶点的法向量和光线方向计算的。因此，为了让模型的光照效果更真实，在创建几何体时需要设置每个顶点的法向量信息。通过修改法向属性，可以调整模型的光照效果和表面平滑度。

以下是在Three.js中创建一个立方体，并为其设置UV和法向属性的示例代码：

// 创建一个立方体
var geometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1);

// 设置UV属性
geometry.faceVertexUvs[0][0] = [new THREE.Vector2(0,0), new THREE.Vector2(0,1), new THREE.Vector2(1,1)];
geometry.faceVertexUvs[0][1] = [new THREE.Vector2(0,0), new THREE.Vector2(1,1), new THREE.Vector2(1,0)];
geometry.faceVertexUvs[0][2] = [new THREE.Vector2(0,0), new THREE.Vector2(1,0), new THREE.Vector2(1,1)];
geometry.faceVertexUvs[0][3] = [new THREE.Vector2(0,0), new THREE.Vector2(0,1), new THREE.Vector2(1,1)];
geometry.faceVertexUvs[0][4] = [new THREE.Vector2(0,0), new THREE.Vector2(1,0), new THREE.Vector2(1,1)];
geometry.faceVertexUvs[0][5] = [new THREE.Vector2(0,0), new THREE.Vector2(0,1), new THREE.Vector2(1,1)];

// 设置法向属性
geometry.computeVertexNormals();

// 创建一个材质和网格
var material = new THREE.MeshPhongMaterial({color: 0xffffff});
var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);

// 添加网格到场景中
scene.add(mesh);

二、BufferGeometry类介绍

Three.js中的BufferGeometry是一种高效的几何体对象，它是在WebGL上操作顶点缓冲区的优化版本。与基本几何形状不同，BufferGeometry是基于类型化数组的，可以直接传递给着色器程序，这就提高了性能，减少了内存开销。BufferGeometry还允许我们在不同的顶点属性之间传递数据，如纹理坐标、法线或颜色。因此，它是三维场景渲染中常用的一种对象类型。

在BufferGeometry中，我们需要自己定义模型的顶点、法线、颜色和纹理坐标等信息。与基本几何形状不同，BufferGeometry几何体对象不具备任何默认的属性，这就需要我们手动添加属性。

为了使用BufferGeometry，我们需要使用一些常用的数据类型，如Float32Array、Uint16Array、Uint32Array等，来创建相应的数组。在BufferGeometry中，我们定义完数组之后，需要使用THREE.BufferAttribute将数组传递给BufferGeometry对象。具体而言，我们可以通过如下方式来创建和设置BufferGeometry：

var geometry = new THREE.BufferGeometry();

var vertexPositions = [
   -1.0, -1.0,  1.0,
	 1.0, -1.0,  1.0,
	 1.0,  1.0,  1.0,

	 1.0,  1.0,  1.0,
	-1.0,  1.0,  1.0,
	-1.0, -1.0,  1.0
];

var vertices = new Float32Array(vertexPositions);
var attribute = new THREE.BufferAttribute(vertices, 3);
geometry.addAttribute('position', attribute);

上面的代码中，我们首先创建了一个BufferGeometry对象，并定义了一个顶点数组vertexPositions。然后，我们将该数组转换为Float32Array类型，并使用三元组来表示每一个顶点的坐标。接着，我们创建了一个BufferAttribute，将vertices数组传递给它，并用addAttribute方法将该属性添加到geometry对象中。在此例中，“position”是指顶点坐标属性。

通过这种方式，我们可以定义并设置顶点属性、法线、颜色和纹理坐标等。在创建BufferGeometry对象后，我们可以使用Mesh、Line和Points等对象将其渲染到画布上。总之，BufferGeometry是WebGL渲染中最高效的几何体对象之一，可以让我们更好地掌握WebGL渲染的核心原理。

三、使用BufferGeometry创建一个矩形

在这里插入图片描述
完整代码：

import * as THREE from "three";
// 导入轨道控制器
import { OrbitControls } from "three/examples/jsm/controls/OrbitControls";

// 目标：BufferGeometry

// 1、创建场景
const scene = new THREE.Scene();

// 2、创建相机
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);

// 设置相机位置
camera.position.set(0, 0, 10);
scene.add(camera);

// 添加物体

/********************************************************************************/
// 创建几何体
const geometry = new THREE.BufferGeometry();
const vertices = new Float32Array([
  -1.0, -1.0, 1.0, 1.0, -1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, -1.0, 1.0, 1.0, -1.0, -1.0, 1.0,
]);

geometry.setAttribute("position", new THREE.BufferAttribute(vertices, 3));

const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0xf6f5dd });
// 根据几何体和材质创建物体
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
console.log(mesh);
scene.add(mesh);
/********************************************************************************/



// 初始化渲染器
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
// 设置渲染的尺寸大小
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
// console.log(renderer);
// 将webgl渲染的canvas内容添加到body
document.body.appendChild(renderer.domElement);

// // 使用渲染器，通过相机将场景渲染进来
// renderer.render(scene, camera);

// 创建轨道控制器
const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);
// 设置控制器阻尼，让控制器更有真实效果,必须在动画循环里调用.update()。
controls.enableDamping = true;

// 添加坐标轴辅助器
const axesHelper = new THREE.AxesHelper(5);
scene.add(axesHelper);

function render() {
  controls.update();
  renderer.render(scene, camera);
  //   渲染下一帧的时候就会调用render函数
  requestAnimationFrame(render);
}

render();

// 监听画面变化，更新渲染画面
window.addEventListener("resize", () => {
  //   console.log("画面变化了");
  // 更新摄像头
  camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
  //   更新摄像机的投影矩阵
  camera.updateProjectionMatrix();

  //   更新渲染器
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
  //   设置渲染器的像素比
  renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);
});

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