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three.js でlightmapを試す

概要

three.jsに限らず、3DCGのアプリケーションでは少しでも計算量を減らしてパフォーマンスを上げたいという要求があります。今回はそれに対する一つのアプローチであるlightmap(ライトマップ)を試したいと思います。

lightmapとは

lightmapを簡単に説明すると、物体の陰影をあらかじめ計算した結果の画像(テクスチャ)のことです。これを使用することで、光源の計算をする必要がなくなり、パフォーマンスが向上します。ただし、あらかじめ計算しておくという性質上、物体や光源が大きく動く場合には使用できません。

デモ

実際にthree.jsでlightmapを使用したデモを作成しました。
猿に陰影がありますが、シーンに光源は一切置いていません。
バージョンはr93
https://arihide.github.io/demos/lightmap/
スクリーンショット 2020-06-28 15.52.42.png

ソースコードはこちら
https://github.com/Arihide/demos/tree/master/lightmap

解説

ここではBlenderを用いてLightmapを作成し、three.jsで表示する方法を説明します。

lightmapの作成

まず始めに、Blenderでlightmap用のテクスチャとUVを作成する必要があります。例としてcyclesレンダラーで以下のような猿と光源の板を用意します。
a1b7dd9274ac2565c89f76e37751333a-1024x640.png

次にdiffuseとは異なる、lightmap用のUVMapを用意します。
81987d68ca302d7fecb4c50113de9c21.png

lightmapのUVを選択した状態で、猿を選択してEditモードに入り、「u」キーを押して「Lightmap Pack」を選択してUV展開します。
3f23249d984c621e45124a7230f209ea.png

次に、Lightmap出力先のテクスチャを作成するために「UV ImageEditor」上で適当に画像を作成し…
898265887ec7c983fec763896340e9f2.png

その後、Node editor上でimage textureノードを作成し、右のBakeを実行しLightmapを作成します。
fbfc61c5e21a4c6a7ad5bf7f91104a33-1024x640.png

その結果、このようなテクスチャを得ることができればLightmap作成完了です!
4ef22436f4c0a07727851f25589c2614.png

three.jsでlightmapを使用する

最後に先ほど作成したlightmapをthree.jsで使用する方法を説明します。
といっても設定はとても簡単で、

loader.load('./monkey.json', function (geo) {

    var lightmap = new THREE.TextureLoader().load('./lightmap.png');

    var mat = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x0000ff, lightMap: lightmap })

    var mesh = new THREE.Mesh(geo, mat);
    scene.add(mesh);

    render();
});

という風に、3行目でlightmapを読み込んで5行目でマテリアルの引数にlightmapを与えるだけです。

Arihi
ゲームエンジニアです。業務ではUnityを使ってます。趣味は JavaScript/three.js です。 https://twitter.com/arihide_t
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