雾

本文是three.js系列文章的一部分。第一篇文章是three.js 基础。如果你是个新手，还没读过，请从那里开始。如果你还没读过有关摄像机的章节，请从这篇文章开始。

在3D引擎里，雾通常是基于离摄像机的距离褪色至某种特定颜色的方式。在three.js中添加雾是通过创建 Fog 或者 FogExp2 实例并设定scene的fog 属性。

Fog 让你设定 near 和 far 属性，代表距离摄像机的距离。任何物体比 near 近不会受到影响，任何物体比 far 远则完全是雾的颜色。在 near 和 far 中间的物体，会从它们自身材料的颜色褪色到雾的颜色。

FogExp2 会根据离摄像机的距离呈指数增长。

选择其中一个类型，创建雾并设定到场景中如下：

const scene = new THREE.Scene();
{
  const color = 0xFFFFFF;  // white
  const near = 10;
  const far = 100;
  scene.fog = new THREE.Fog(color, near, far);
}

或者对于 FogExp2 会是：

const scene = new THREE.Scene();
{
  const color = 0xFFFFFF;
  const density = 0.1;
  scene.fog = new THREE.FogExp2(color, density);
}

FogExp2 比较接近现实效果，但是 Fog 使用的更加普遍，因为它支持设定影响区域，所以你可以设定一定距离内显示清晰的场景，过了这段距离再褪色到某种颜色。

需要注意的是雾是作用在 渲染的物体 上的，是物体颜色中每个像素计算的一部分。这意味着如果你想让你的场景褪色到某种颜色，你需要设定雾 和 场景的背景颜色为同一种颜色。背景颜色通过scene.background属性设置。你可以通过 THREE.Color 选择背景颜色设置。例如：

scene.background = new THREE.Color('#F00');  // red

这是我们之前添加雾的例子。唯一的改动是在添加雾之后，我们设置了场景的背景颜色。

const scene = new THREE.Scene();

+{
+  const near = 1;
+  const far = 2;
+  const color = 'lightblue';
+  scene.fog = new THREE.Fog(color, near, far);
+  scene.background = new THREE.Color(color);
+}

在下面的例子，摄像机的 near 是0.1， far 是5，位于 z = 2的位置。方块为单位大小，位于Z=0的位置。这意味着将雾设置为 near = 1 和 far = 2 ，方块会在它的中间位置淡出。

让我们添加界面来调整雾。我们将再次使用lil-gui。lil-gui接收对象和属性参数，并自动为其创建界面。我们能够简单地操纵雾的 near 和 far 属性，但是 near 数值大于 far 是无效的，所以我们创建助手（helper）来确保 near 和 far 属性，让 near 小于或等于 far ， far 大于或等于 near。

// We use this class to pass to lil-gui
// so when it manipulates near or far
// near is never > far and far is never < near
class FogGUIHelper {
  constructor(fog) {
    this.fog = fog;
  }
  get near() {
    return this.fog.near;
  }
  set near(v) {
    this.fog.near = v;
    this.fog.far = Math.max(this.fog.far, v);
  }
  get far() {
    return this.fog.far;
  }
  set far(v) {
    this.fog.far = v;
    this.fog.near = Math.min(this.fog.near, v);
  }
}

之后我们可以像这样添加

{
  const near = 1;
  const far = 2;
  const color = 'lightblue';
  scene.fog = new THREE.Fog(color, near, far);
  scene.background = new THREE.Color(color);
+
+  const fogGUIHelper = new FogGUIHelper(scene.fog);
+  gui.add(fogGUIHelper, 'near', near, far).listen();
+  gui.add(fogGUIHelper, 'far', near, far).listen();
}

当我们设置摄像机的时候，设置（助手的 near 和 far 以调节雾的最小值和最大值。

最后两行调用 .listen() 告诉lil-gui 监听 变化。当我们编辑 far 改变了 near 或者编辑 near 改变了 far ，lil-gui将会为我们更新其他属性的UI。

或许能够改变雾的颜色是个不错的主意，但是如上面提到的，我们需要保持雾的颜色和背景颜色一致。所以，让我们在助手上添加另一个 虚拟 属性，当lil-gui改变它时会设置这两个颜色。

lil-gui能够通过4种方式设置颜色。分别是6位hex字符串 (如: #112233)，色相、饱和度、明度的对象 (如: {h: 60, s: 1, v: })，RGB数组 (如: [255, 128, 64])，或者RGBA数组 (如: [127, 200, 75, 0.3])。

对于我们的目的而言，最简单的是用hex字符串的方式，因为lil-gui只修改单个数值。幸运的是通过 THREE.Color 的 getHexString 方法我们能轻松地获得这个字符串，只需要在其前面添加 '#' 。

// We use this class to pass to lil-gui
// so when it manipulates near or far
// near is never > far and far is never < near
+// Also when lil-gui manipulates color we'll
+// update both the fog and background colors.
class FogGUIHelper {
*  constructor(fog, backgroundColor) {
    this.fog = fog;
+    this.backgroundColor = backgroundColor;
  }
  get near() {
    return this.fog.near;
  }
  set near(v) {
    this.fog.near = v;
    this.fog.far = Math.max(this.fog.far, v);
  }
  get far() {
    return this.fog.far;
  }
  set far(v) {
    this.fog.far = v;
    this.fog.near = Math.min(this.fog.near, v);
  }
+  get color() {
+    return `#${this.fog.color.getHexString()}`;
+  }
+  set color(hexString) {
+    this.fog.color.set(hexString);
+    this.backgroundColor.set(hexString);
+  }
}

然后我们调用 gui.addColor 来为我们的助手虚拟属性添加颜色界面。

{
  const near = 1;
  const far = 2;
  const color = 'lightblue';
  scene.fog = new THREE.Fog(color, near, far);
  scene.background = new THREE.Color(color);

*  const fogGUIHelper = new FogGUIHelper(scene.fog, scene.background);
  gui.add(fogGUIHelper, 'near', near, far).listen();
  gui.add(fogGUIHelper, 'far', near, far).listen();
+  gui.addColor(fogGUIHelper, 'color');
}

你可以观察到，设置 near 如1.9， far 为2.0能在未雾化和完全雾化之间获得锐利的变化效果，而设置 near = 1.1， far = 2.9 会让我们旋转的方块在距离摄像机2个单位距离的位置获得最平滑的变化效果。

最后， fog 在材料上有个布尔属性，用来设置渲染物体的材料是否会受到雾的影响。对于大多数材料而言默认设置为 true ，作为你可能想关掉雾生效的例子，设想下你正在制作一个3D车辆模拟器并处于驾驶员座位或座舱的视角，你很可能为了看清车内的物体将它们的是否受雾影响属性关闭。

一个更好的例子会是一个外面弥漫浓雾的房子。让我们假设将雾设置在2米外 (near = 2) 并且在4米的地方完全进入雾中 (far = 4)。房间大于2米并且很可能大于4米，那么你需要将房子内的材质设置为不受雾的影响，否则当站在房子内尽头往墙壁外看会觉得房子是在雾里。

注意房间尽头的墙壁和天花板正受到雾的影响，当我们把房子材料上的是否受雾影响属性关闭可以解决这个问题。