Three.js 之 Import Model 导入模型

导入模型

Three.js 提供了很多原始模型，但如果我们需要更复杂的模型，最好使用 3D 软件建模，然后导入到场景中。本节我们就来学学如何导入一个做好的 3D 模型。

3D 模型的各种格式

3D 模型有各种各样的格式，详情可参考维基百科List_of_file_formats#3D_graphics。这些格式各有特点。接下来我们列举一些比较常见和流行的。

OBJ
FBX
STL
PLY
COLLADA
3DS
GLTF

我们不会关心所有的模型。因为 GLTF 模型已经逐渐变为标准，并且能应对绝大部分你遇到的场景。

GLTF

GLTF 是 GL Transmission Format 的缩写。由 Khronos Group 创造（他们还创造了 OpenGL, WebGL, Vulkan, Collada 并且有很多成员在 AMD / ATI, Nvidia, Apple, id Software, Google, Nintendo, etc 公司）。

GLTF 在近些年已经变得越来越流行。它可以支持各种数据集，你可以在其格式中使用几何体和材质，同时也可以包含相机、光照、场景、动画、骨骼等。同时支持各种文件格式，例如 json、二进制 binary、embed texture 嵌入纹理等。

GLTF 已经成为了实时渲染的标准，并且也正在成为大部分3D软件、游戏引擎和库的标准模型。这意味着你可以轻松的在各个环境中熟练使用它。

但这并不是说 GLTF 可以覆盖所有场景，如果你仅仅是需要一个几何体，那么可以选择 OBJ、FBX、STL 或 PLY 格式。

寻找一个模型

我们后续会学习在 Blender 中创建模型，但现在我们先寻找一个创建好的模型。我们可以在 GLTF 团队的示例中看到各种各样的模型。链接为 glTF Sample Models。首先我们动一个简单的小黄鸭模型作为示例开始入手。

GLTF formats

虽然 GLTF 就是一种格式，但是其内部包含了其他格式。我们会发现有很多文件夹，如下图

我们来说说这些都是什么

glTF
glTF-Binary
glTF-Draco
glTF-Embedded

glTF

glTF 是默认格式。Duck.gltf 是一个 JSON 文件。包含了各种信息，包含相机、光照、场景、材质等，但没有几何体或纹理贴图。Duck0.bin 是一个二进制文件。通常包含了几何体和UV贴图坐标、法线坐标等。DuckCM.png 是鸭子的纹理贴图。

当我们载入 Duck.gltf 时，它会自动载入其他两个文件。

glTF-Binary

包含了所有上述的数据，是个二进制文件，不能直接打开。

这个文件格式会更轻量化一些，只有一个文件，也易于载入。但不太方便修改内部的数据。例如你想修改纹理贴图，换一张更压缩的贴图时，就会比较麻烦，因为这些数据都是被集合在了一起，同一个二进制文件中。

glTF-Draco

有点像说的第一个格式，不过使用了 Draco algorithm 来压缩几何体的数据。如果你对比 .bin 文件的大小，你就会发现这个会更小一点。

glTF-Embedded

这个格式有点像 glTF-Binary 因为也是只有一个文件。但这个文件是一个 JSON 因此你可以在编辑器里打开。

选择合适的模型格式

根据不同场景做出不同的选择才是最优方案。

如果你想修改 textures 或导出的光线坐标，最好选择第一个默认的 glTF。它还具有分别加载不同文件的优势，从而提高了加载速度。

如果想要每个模型一个文件，并且不关心模型内的素材修改，那么二进制 glTF-Binary 更适合。

在这两种情况下，您都必须决定是否要使用 Draco 压缩，但我们稍后会介绍这部分。

导入模型的实践

准备

我们准备一个空白的平面、环境光和平行光。初始代码如下：

代码语言：javascript复制

import * as THREE from 'three'
import './style.css'
import { OrbitControls } from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls'
import * as dat from 'lil-gui'
import stats from '../common/stats'
import { listenResize } from '../common/utils'

// Canvas
const canvas = document.querySelector('#mainCanvas') as HTMLCanvasElement

// Scene
const scene = new THREE.Scene()

// Gui
const gui = new dat.GUI()

// Size
const sizes = {
  width: window.innerWidth,
  height: window.innerHeight,
}

// Camera
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, sizes.width / sizes.height, 0.1, 100)
camera.position.set(4, 4, 12)

// Controls
const controls = new OrbitControls(camera, canvas)
controls.enableDamping = true
controls.zoomSpeed = 0.3
controls.target = new THREE.Vector3(0, 3, 0)

/**
 * Objects
 */
// plane
const plane = new THREE.Mesh(
  new THREE.PlaneGeometry(15, 15),
  new THREE.MeshStandardMaterial({
    color: '#607D8B',
  })
)
plane.rotateX(-Math.PI / 2)
plane.receiveShadow = true
scene.add(plane)

/**
 * Light
 */
const directionLight = new THREE.DirectionalLight()
directionLight.castShadow = true
directionLight.position.set(5, 5, 6)
directionLight.shadow.camera.near = 1
directionLight.shadow.camera.far = 20
directionLight.shadow.camera.top = 10
directionLight.shadow.camera.right = 10
directionLight.shadow.camera.bottom = -10
directionLight.shadow.camera.left = -10

const directionLightHelper = new THREE.DirectionalLightHelper(directionLight, 2)
directionLightHelper.visible = false
scene.add(directionLightHelper)

const directionalLightCameraHelper = new THREE.CameraHelper(directionLight.shadow.camera)
directionalLightCameraHelper.visible = false
scene.add(directionalLightCameraHelper)

const ambientLight = new THREE.AmbientLight(new THREE.Color('#ffffff'), 0.3)
scene.add(ambientLight, directionLight)

// Renderer
const renderer = new THREE.WebGLRenderer({
  canvas,
  antialias: true,
})
renderer.setSize(sizes.width, sizes.height)
renderer.setPixelRatio(Math.min(window.devicePixelRatio, 2))
renderer.shadowMap.enabled = true

// Animations
const tick = () => {
  stats.begin()
  controls.update()

  // Render
  renderer.render(scene, camera)
  stats.end()
  requestAnimationFrame(tick)
}

tick()

listenResize(sizes, camera, renderer)

gui.add(directionLightHelper, 'visible').name('lightHelper visible')
gui.add(directionalLightCameraHelper, 'visible').name('lightCameraHelper visible')
gui.add(controls, 'autoRotate')
复制代码

导入模型

代码语言：javascript复制

import { GLTFLoader } from 'three/examples/jsm/loaders/GLTFLoader'

// ...

/**
 * Models
 */
const gltfLoader = new GLTFLoader()
gltfLoader.load(
  '../assets/models/Duck/glTF/Duck.gltf',
  (gltf) => {
    console.log('success')
    console.log(gltf)
  },
  (progress) => {
    console.log('progress')
    console.log(progress)
  },
  (error) => {
    console.log('error')
    console.log(error)
  },
)
复制代码

可以看到模型已经被正常载入，接下来让我们将它添加到场景中吧

添加到场景

可以看到导入的模型 scene 的目录结构大致如下，可以看到除了模型之外还有很多其他的对象。

代码语言：javascript复制

THREE.Group: scene
└───Array: children
    └───THREE.Object3D
        └───Array: children
            ├───THREE.PerspectiveCamera
            └───THREE.Mesh
复制代码

我们有以下几种方式将模型添加到场景

将模型的整个 scene 添加到我们的场景里。虽然它的名字是 scene，实际上是一个 Three.Group
将 scene 下的 children 添加到我们自己的 scene 中，并忽略用不到的 PerspectiveCamera
过滤 children 的内容，移除掉不需要的对象，如 PerspectiveCamera
仅添加 Mesh 到场景里，但有可能会有错误的缩放、位置、角度等问题
打开 3D 软件将 PerspectiveCamera 移除，再重新导出模型

因为我们的模型很简单，因此我们可以将其返回的 scene.children[0] 整体添加到我们的 Three 场景中（即上述的第二种方式）。代码如下

代码语言：javascript复制

/**
 * Models
 */
const gltfLoader = new GLTFLoader()
gltfLoader.load(
  '../assets/models/Duck/glTF/Duck.gltf',
  (gltf) => {
    console.log('success')
    console.log(gltf)
    scene.add(gltf.scene.children[0])
  },
  (progress) => {
    console.log('progress')
    console.log(progress)
  },
  (error) => {
    console.log('error')
    console.log(error)
  },
)
复制代码

我们也可以尝试其他的格式导入，除了 Draco 压缩格式外，其他都生效了，效果如上图。Draco 我们后续会说的，它需要一个特殊的 loader。

代码语言：javascript复制

/**
 * Models
 */
const gltfLoader = new GLTFLoader()
gltfLoader.load(
  // '../assets/models/Duck/glTF/Duck.gltf',
  // '../assets/models/Duck/glTF-Binary/Duck.glb',
  '../assets/models/Duck/glTF-Embedded/Duck.gltf',
  (gltf) => {
    console.log('success')
    console.log(gltf)
    scene.add(gltf.scene.children[0])
  },
  (progress) => {
    console.log('progress')
    console.log(progress)
  },
  (error) => {
    console.log('error')
    console.log(error)
  },
)
复制代码

接下来我们导入 FlightHelmet 飞行员头盔模型

代码语言：javascript复制

/**
 * Models
 */
const gltfLoader = new GLTFLoader()
gltfLoader.load(
  '../assets/models/FlightHelmet/glTF/FlightHelmet.gltf',
  (gltf) => {
    console.log('success')
    console.log(gltf)
    scene.add(gltf.scene.children[0])
  },
  (progress) => {
    console.log('progress')
    console.log(progress)
  },
  (error) => {
    console.log('error')
    console.log(error)
  },
)
复制代码

可以看到只导入了模型的一部分

这是因为这个模型被拆成了多个部分，如果想要完整导入，我们需要添加它的父节点，同时再修改一下缩放比例

代码语言：javascript复制

/**
 * Models
 */
const gltfLoader = new GLTFLoader()
gltfLoader.load(
  '../assets/models/FlightHelmet/glTF/FlightHelmet.gltf',
  (gltf) => {
    console.log('success')
    console.log(gltf)
    gltf.scene.scale.set(10, 10, 10)
    scene.add(gltf.scene)
  },
  (progress) => {
    console.log('progress')
    console.log(progress)
  },
  (error) => {
    console.log('error')
    console.log(error)
  },
)
复制代码

图像处理文件存储

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