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ThreeJS学习7_裁剪平面(clipping)

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

  1. 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,

全局剪切

  1. 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

    局部裁剪

    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
    
  2. 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

  1. clipIntersection = true;

  1. 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>

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