ThreeJS学习7_裁剪平面(clipping)

ThreeJS学习7_裁剪平面(clipping)

1. 裁剪平面简介

裁剪平面指的是存在一个平面, 能够对场景中的物质进行截断, 这个平面就是裁剪平面, 裁剪平面分为全局的裁剪和局部裁剪

全局裁剪指的有一个平面裁剪了整个场景的物体, 这需要在renderer中设置
局部裁剪指的有一个平面裁剪裁剪指定物体, 这需要在指定物体的material中设置
- 里面涉及到被裁剪的物体的是否需要渲染阴影
- 里面还涉及到被多个平面裁剪时, 保留并集还是交集, 下面一一讲解

2. 全局裁剪和局部裁剪

全局裁剪只需要设置一样

renderer.clippingPlanes = planes

renderer 是 WebGLRenderer实例,

clippingPlanes 是用户自定义的剪裁平面，在世界空间中被指定为THREE.Plane对象。这些平面全局使用。空间中与该平面点积为负的点将被切掉。默认值是[]

planes类型为[], 元素是任意的平面, 啥子叫做点积为负, 也就是点到平面的向量和平面法向量夹角大于90度, 简单来说, 平面法向量的反方向都被截断, , 该平面的法向量为(-1, 0, 0), 法向量的方向为x轴的负方向, 距离原点的距离为0.2, 因此, 在x>0.2的区域全部被截断不显示

结合案例来看,

局部裁剪, 除了设置 renderer , 还要设置指定物质的material, 当平面裁剪时, 就只有物质被裁剪, 看案例

此时的设置是

// 这个也是全局的, localClippingEnable = false也有效

// 全局截断平面

renderer.clippingPlanes = Empty;

// 这个是全局的, 不开的话material中的clipping无效

// 这个设置为true后才能局部截断

renderer.localClippingEnabled = true;

// 设置clipping

// 在material中设置clippingPlanes: 局部截断平面, clipShadows为截断阴影是否展示

clippingPlanes: [localPlane], clipShadows: true

截断阴影展示

通过比对可以看出设置截断阴影( clipShadows )为true时, 就像截断后的物质不存在, 已经没有阴影了, 设置为clipShadows为false时, 截断后的物质仍然能产生阴影

3. 被多个裁剪平面裁剪后

设置material中的clipIntersection = true, 会只裁剪更改剪裁平面的行为，以便仅剪切其交叉点，而不是它们的并集。

clipIntersection默认为false, 裁剪平面的并集

简单来说, 有多个裁剪平面, 每个裁剪平面裁剪的区域分布为c1, c2, ... ,cn, 默认设置, 裁剪 c1区域+c2区域+...+cn区域, 当clipIntersection=true时, 裁剪的只有这些区域共同的部分, c1 ∩ c2 ∩ ... cn

// 更改剪裁平面的行为，以便仅剪切其交叉点，而不是它们的并集。默认值为 false。

// 设置为true后剪切交集而不是并集

clipIntersection: true

三个截断平面法向量分布为(1, 0, 0), (0, -1, 0), (0, 0, -1), c1 为x负半轴区域, c2为 y正半轴, c3为z正半轴, 可以看到, 当clipIntersection为false时, c1, c2, c3区域都被截断了, 当为true时, 截断了他们共同的部分

效果如下

clipIntersection = true;

clipIntersection = false;

4. 被多个裁剪平面截断后代码

<!DOCTYPE html>

<html lang="ch">

<head>

  <meta charset="UTF-8">

  <title>Title</title>

  <style>

    body{

      margin: 0;

      overflow: hidden;

    }

  </style>

</head>

<body>

<div id="container">

</div>

<script type="module">

  import * as THREE from '../build/three.module.js';

  import {OrbitControls} from "./jsm/controls/OrbitControls.js";

  import {GUI} from "./jsm/libs/dat.gui.module.js";

  let container, camera, scene, renderer, mesh;

  let params = {

    clipIntersection: true,

    planeConstant: 0,

    showHelpers: false

  };

  let clipPlanes = [

      new THREE.Plane(new THREE.Vector3(1, 0, 0), 0),

      new THREE.Plane(new THREE.Vector3(0, -1, 0), 0),

      new THREE.Plane(new THREE.Vector3(0, 0, -1), 0)

  ];

  init();

  animation();

  function init() {

    scene = new THREE.Scene();

    scene.background = new THREE.Color(0x8FBCD4);

    scene.add(new THREE.AmbientLight(0x8FBCD4, 0.4));

    container = document.getElementById('container');

    camera = new THREE.PerspectiveCamera(40, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 200);

    camera.position.set(-1.5, 2.5, 3.0);

    scene.add(camera);

    let pointLight = new THREE.PointLight(0xffffff, 1);

    // 灯跟着相机走, 效果不错

    camera.add(pointLight);

    scene.add(new THREE.AxesHelper(5));

    renderer = new THREE.WebGLRenderer({antialias: true});

    renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);

    renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);

    renderer.localClippingEnabled = true;

    container.appendChild(renderer.domElement);

    let group = new THREE.Group();

    for (let i = 0; i <= 30; i += 2) {

      let geometry = new THREE.SphereBufferGeometry(i / 30, 48, 24);

      let material = new THREE.MeshLambertMaterial({

        color: new THREE.Color().setHSL(Math.random(), 0.5, 0.5),

        side: THREE.DoubleSide,

        clippingPlanes: clipPlanes,

        // 更改剪裁平面的行为，以便仅剪切其交叉点，而不是它们的并集。默认值为 false。

        // 设置为true后剪切交集而不是并集

        clipIntersection: params.clipIntersection

      });

      group.add(new THREE.Mesh(geometry, material));

    }

    scene.add(group);

    let helpers = new THREE.Group();

    helpers.add(new THREE.PlaneHelper(clipPlanes[0], 2, 0xff0000));

    helpers.add(new THREE.PlaneHelper(clipPlanes[1], 2, 0x00ff00));

    helpers.add(new THREE.PlaneHelper(clipPlanes[2], 2, 0x0000ff));

    helpers.visible = false;

    scene.add(helpers);

    let gui = new GUI();

    gui.add(params, 'clipIntersection').name('clip intersection').onChange(value=>{

      /*for(let item in group.children){

        item.material.clipIntersection = value;

      }*/

      let children = group.children;

      for (let i = 0; i < children.length; i++) {

        children[i].material.clipIntersection = value;

      }

    });

    gui.add(params, 'planeConstant', -1, 1).step(0.01).name('plane constant').onChange(value=>{

      for (let i = 0; i < clipPlanes.length; i++) {

        clipPlanes[i].constant = value;

      }

    });

    gui.add(params, 'showHelpers').name('show helpers').onChange(value=>{

      helpers.visible = value;

    });

    let controls =  new OrbitControls(camera, renderer.domElement);

    controls.enabledZoom = false;

    window.addEventListener('resize', onWindowResize, false);

  }

  function animation(){

    render();

    requestAnimationFrame(animation);

  }

  function render() {

    renderer.render(scene, camera);

  }

  function onWindowResize() {

    camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;

    camera.updateProjectionMatrix();

    renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);

  }

</script>

</body>

</html>