顶点法向量数据光照计算

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小牛编辑

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2023-12-01

前面两节课讲解到了顶点位置坐标数据、顶点颜色数据，这节课讲解第三种顶点数据：顶点法向量。

如果你有初高中物理的光学基础，应该会有漫反射、镜面反射的概念。比如太阳光照在一个物体表面，物体表面与光线夹角位置不同的区域明暗程度不同，WebGL中为了计算光线与物体表面入射角，你首先要计算物体表面每个位置的法线方向，在Threejs中表示物体的网格模型Mesh的曲面是由一个一个三角形构成，所以为了表示物体表面各个位置的法线方向，可以给几何体的每个顶点定义一个方向向量。

立方体

不设置顶点法向量数据

下面代码仅仅定义了几何体BufferGeometry的顶点位置数据，没有定义顶点法向量数据。没有法向量数据，点光源、平行光等带有方向性的光源不会起作用，三角形平面整个渲染效果相对暗淡，而且两个三角形分界位置没有棱角感。

var geometry = new THREE.BufferGeometry(); //声明一个空几何体对象
//类型数组创建顶点位置position数据
var vertices = new Float32Array([
  0, 0, 0, //顶点1坐标
  50, 0, 0, //顶点2坐标
  0, 100, 0, //顶点3坐标
  0, 0, 0, //顶点4坐标
  0, 0, 100, //顶点5坐标
  50, 0, 0, //顶点6坐标
]);
// 创建属性缓冲区对象
var attribue = new THREE.BufferAttribute(vertices, 3); //3个为一组
// 设置几何体attributes属性的位置position属性
geometry.attributes.position = attribue

定义几何体顶点法向量数据

在上面顶点位置数据基础上定义顶点法向量数据，这时候除了环境光以外，点光源也会参与光照计算，三角形整个表面比较明亮，同时两个三角形表面法线不同，即使光线方向相同，明暗自然不同，在分界位置有棱角感。

var normals = new Float32Array([
  0, 0, 1, //顶点1法向量
  0, 0, 1, //顶点2法向量
  0, 0, 1, //顶点3法向量
  0, 1, 0, //顶点4法向量
  0, 1, 0, //顶点5法向量
  0, 1, 0, //顶点6法向量
]);
// 设置几何体attributes属性的位置normal属性
geometry.attributes.normal = new THREE.BufferAttribute(normals, 3); //3个为一组,表示一个顶点的法向量数据

顶点法向量数据和前面两节课讲解到的顶点位置数据、顶点颜色数据一样都是一一对应的。

API使用总结

// 访问几何体顶点位置数据
BufferGeometry.attributes.position
// 访问几何体顶点颜色数据
BufferGeometry.attributes.color
// 访问几何体顶点法向量数据
BufferGeometry.attributes.normal

几何体BufferGeometry的顶点法向量数据和几何体位置、颜色等顶点数据一样使用BufferAttribute表示。

// 设置几何体attributes属性的位置normal属性
geometry.attributes.normal = new THREE.BufferAttribute(normals, 3); //3个为一组,表示一个顶点的法向量数据