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three.js에서 유리 재질에 동적 환경맵 적용하기

three.js에서 유리 재질을 표현하기 위해서 MeshPhysicalMaterial를 사용합니다. 굴절률(ior)과 유리의 두께(thickness)도 표현할 수 있습니다. 그러나 매쉬에 MeshPhysicalMaterial를 사용하여 유리 재질을 적용하고 정적인 환경 맵과 동적인 환경 맵을 적용해 보면 정적 환경맵은 문제가 없으나 동적 환경맵의 경우 표현되지 않습니다.

이는 MeshPhysicalMaterial에서 동적 환경맵을 적용하기 위해서는 반드시 PMREM 형식으로 만들어진 텍스쳐맵을 사용해야 한다고 합니다. 즉 WebGLCubeRenderTarget으로부터 텍스쳐맵을 바로 재질의 envMap 속성에 지정해서는 안되고 PMREMGenerator 클래스를 사용해여 변환된 텍스쳐맵을 envMap 속성에 지정해줘야 합니다.

일반적인 동적 환경맵 생성과 PMREM 형식의 환경맵 가공을 위한 객체에 대한 코드는 다음과 같습니다.

const sphereRenderTarget = new THREE.WebGLCubeRenderTarget(1024, {
    format: THREE.RGBFormat,
    generateMipmaps: true,
    minFilter: THREE.LinearMipmapLinearFilter
});

sphereRenderTarget._pmremGen = new THREE.PMREMGenerator(this._renderer);
const sphereCamera = new THREE.CubeCamera(0.01, 10, sphereRenderTarget);

그리고 환경맵 지정을 위한 매쉬에 CubeCamera를 추가합니다.

sphere.add(sphereCamera);
this._sphere = sphere;

그리고 렌더링 시에 환경맵을 업데이트 해줘야 합니다.

if(this._sphere) {
    this._sphere.visible = false;

    const cubeCamera = this._sphere.children[0];
    cubeCamera.update(this._renderer, this._scene);
    const renderTarget = cubeCamera.renderTarget._pmremGen.fromCubemap(
        cubeCamera.renderTarget.texture);
    this._sphere.material.envMap = renderTarget.texture;
    this._sphere.visible = true;
}

실행 결과는 다음과 같이 정적인 환경맵과 동적인 환경맵 모두 잘표현되는 것을 확인할 수 있습니다.

전체 코드는 아래를 클릭해서 다운로드 받을 수 있습니다. (three.js 라이브러리는 포함되어 있지 않습니다)


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GLSL, 원(Circle)

완전한 3차원 장면은 Shader로 완성된다고 할 수 있는데요. Shader를 통해 매우 사실적인 물, 안개, 번개 등과 같은 표현이 가능합니다. 아래는 Shader 언어 중 GLSL로 작성된 원을 렌더링하는 코드입니다.

#ifdef GL_ES
precision mediump float;
#endif

uniform vec2 u_resolution;

float circle(vec2 position, float radius) {
    return step(length(position), radius);
}

void main() {
    vec2 position = gl_FragCoord.xy / u_resolution;
    position -= 0.5;
    vec3 color = vec3(circle(position, 0.3));
    gl_FragColor = vec4(color, 1.0);

}

결과는 아래와 같구요.

코드를 보면 12번은 색상을 결정해야 하는 위치 좌표를 (0,0) ~(1,1)의 범위로 정규화해 줍니다. (0,0)은 화면의 좌측하단입니다. 13번은 다시 이 좌표를 (-0.5,-0.5) ~ (0.5,0.5)로 변경해 줍니다. 원의 가운데 위치하도록 하기 위함입니다. 8번은 원을 표현하기 위한 픽셀의 색상값을 결정하는 함수의 코드인데요. step(A, B)는 B가 A보다 크거나 같으면 1을 반환하고, 아니라면 0을 반환합니다.

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3D 모델을 화면에 가득 채우고 보는 시점 지정하기

three.js를 이용하여 3D 모델을 불러와서 화면에 렌더링 할 때, 해당 모델의 크기와 원점이 모두 상이하여 이를 공통적으로 처리하기 위한 함수입니다.

_zoomFit(object3D, camera, viewMode, bFront) {
    const box = new THREE.Box3().setFromObject(object3D);
    const sizeBox = box.getSize(new THREE.Vector3()).length();
    const centerBox = box.getCenter(new THREE.Vector3());

    let offsetX = 0, offsetY = 0, offsetZ = 0;
    viewMode === "X" ? offsetX = 1 : (viewMode === "Y") ? offsetY = 1 : offsetZ = 1;
    if(!bFront) {
        offsetX *= -1;
        offsetY *= -1;
        offsetZ *= -1;
    }
    camera.position.set(centerBox.x + offsetX, centerBox.y + offsetY, centerBox.z + offsetZ);

    const halfSizeModel = sizeBox * 0.5;
    const halfFov = THREE.Math.degToRad(camera.fov * .5);
    const distance = halfSizeModel / Math.tan(halfFov);

    const direction = (new THREE.Vector3()).subVectors(camera.position, centerBox).normalize();

    const position = direction.multiplyScalar(distance).add(centerBox);
    camera.position.copy(position);

    camera.near = sizeBox / 100;
    camera.far = sizeBox * 100;

    camera.updateProjectionMatrix();

    camera.lookAt(centerBox.x, centerBox.y, centerBox.z);
}

실제 활용은 다음처럼 fbx 형식의 모델 파일 불러와 화면상에 렌더링하는 예를 보면 쉽게 확인할 수 있습니다.

loader.load('data/Rumba Dancing.fbx', object => {
    this._scene.add(object);
    this._zoomFit(object, this._camera, "X", true);
} );

위의 _zoomFit의 세번째와 네번째 인자인 “X”, true는 양(plus)의 X축 방향에서 바라본다는 의미입니다. 위 코드의 결과는 다음과 같습니다.

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