threejs构建web三维视图入门教程

时间：2022-04-07 20:25:07

本文是一篇简单的webGL+threejs构建web三维视图的入门教程，你可以了解到利用threejs创建简单的三维图形，并且控制图形运动。若有不足，欢迎指出。

本文使用的框架是three.js

github地址：https://github.com/mrdoob/three.js，
官网：http://threejs.org/，
文档：http://threejs.org/docs/，
本文中的示例已上传github，地址：https://github.com/RizzleCi/three.js-demo
 

一、创建场景

我们所见的视图由两个部分共同创建，scene和camera。首先定义一个场景：

var scene = new THREE.Scene();

然后定义一个相机：

var camera = new THREE.PerspectiveCamera( 90, width/height, 0.1, 1000 );

等等，定义相机需要视窗的长宽。现在我要让我的绘图显示在页面的一个区域（<div>)标签中。我们来选中这个元素，获取它的长宽。

var container = document.getElementById('canvasdiv');

var width = canvasdiv.clientWidth;

var height = canvasdiv.clientHeight;

这样再加上前面的一行代码，我们就完成了对相机的定义。然后把相机位置设定在z轴上方便观察。

camera.position.set(0,0,10)

现在我们需要一个渲染器把定义好的场景渲染出来。

var renderer = new THREE.WebGLRenderer();

给这个渲染器合适的大小。

renderer.setSize( width, height );

然后将其加入到dom中。

canvasdiv.appendChild( renderer.domElement );

（运行以后发现这其实就是一个canvas元素。其实我们也可以在html中创建canvas元素再将renderer绑定到它上面。

var renderer = new THREE.WebGLRenderer({ canvas: document.getElementById('mainCanvas') });

）
最后进行渲染。

renderer.render(scene,camera);

这样，就建立了一个简单的3d场景。

二、绘制图形

我将threejs中的物体理解为模型+材料。以一个长方体为例。
创建模型：

var geometry = new THREE.BoxGeometry( 1,2,1 );

定义材料：

var material = new THREE.MeshBasicMaterial( { color: 0x645d50 } );

有了这两者，我们就可以构建一个长方体方块了。

var cube = new THREE.Mesh( geometry, material );

我们将其添加到场景中显示。

scene.add( cube );

这样，一个三维的长方体就绘制完成了
关于其他形状的绘制，张雯莉的threejs入门指南中介绍的很详细，在此不多赘述。
这部分的完整代码如下：

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

    <meta charset="UTF-8">

    <title>Document</title>

    <style type="text/css">

#canvasdiv{

    width: 600px;

    height: 600px;

}

    </style>

    <script src="js/three.min.js"></script>

</head>

<body>

    <div class="main-content" id="canvasdiv">

    </div>

<script type="text/javascript" >

var container = document.getElementById('canvasdiv')

var scene = new THREE.Scene();

var width = canvasdiv.clientWidth;

var height = canvasdiv.clientHeight;

var camera = new THREE.PerspectiveCamera( 90, width/height, 0.1, 1000 );

camera.position.set(0,0,10);

var renderer = new THREE.WebGLRenderer();

renderer.setSize( width, height );

canvasdiv.appendChild( renderer.domElement );

var geometry = new THREE.BoxGeometry( 2,1,1 );

var material = new THREE.MeshBasicMaterial( { color: 0x645d50 } );

var cube = new THREE.Mesh( geometry, material );

scene.add( cube );

renderer.render(scene,camera);

</script>

</body>

</html>

threejs构建web三维视图入门教程

看上去它只是一个长方形而已，但是它确实是一个立体图形，你可以改变一下camera的位置来观察一下。

camera.position.set( 5,3,10 );

threejs构建web三维视图入门教程
好了，这样看起来是一个立体的长方体了吧。

三、创建3d对象

绘制对象

大多数时候，我们需要讲绘制的图形整合到一起进行控制。此时，我们便需要一个3d对象。
在上面绘制的那个长方体上面再放一个球。

var geometry = new THREE.SphereGeometry( 0.5,100,100 );

var material = new THREE.MeshBasicMaterial( { color: 0xb9c16c } );

var ball = new THREE.Mesh( geometry,material );

ball.position.set( 0,0,1 );

scene.add(ball);

另说一句，默认放置mesh的位置是( 0,0,0 )，和改变相机位置一样，我们可以用ball.position.set方法来改变图形或对象的位置。因此动画也利用这个方法来实现。
然后要把它们整合成一个对象。
首先我们创建一个对象。

var myobj = new THREE.Object3D();

然后把我们画的图形添加到对象里就ok啦。

myobj.add( cube );

myobj.add( ball );

这时候我们已经有了一个3d对象，它包含我们刚刚绘制的长方形和球。于是就没有必要像原来那样把图形一个一个地放置到场景里，只需要把刚刚创建的对象放置到场景里。

scene.add( myobj );

完整代码如下：

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

    <meta charset="UTF-8">

    <title>Document</title>

    <style type="text/css">

#canvasdiv{

    width: 600px;

    height: 600px;

}

    </style>

    <script src="js/three.min.js"></script>

</head>

<body>

    <div class="main-content" id="canvasdiv">

    </div>

<script type="text/javascript" >

var container = document.getElementById('canvasdiv')

var scene = new THREE.Scene();

var width = canvasdiv.clientWidth;

var height = canvasdiv.clientHeight;

var camera = new THREE.PerspectiveCamera( 90, width/height, 0.1, 1000 );

camera.position.set( 0,0,10 )

var renderer = new THREE.WebGLRenderer();

renderer.setSize( width, height );

canvasdiv.appendChild( renderer.domElement );

var geometry = new THREE.BoxGeometry( 2,1,1 );

var material = new THREE.MeshBasicMaterial( { color: 0x645d50 } );

var cube = new THREE.Mesh( geometry, material );

//scene.add( cube );

var geometry = new THREE.SphereGeometry( 0.5,100,100 );

var material = new THREE.MeshBasicMaterial( { color: 0xb9c16c } );

var ball = new THREE.Mesh( geometry,material );

ball.position.set( 0,0,1 );

//scene.add(ball);

var myobj = new THREE.Object3D();

myobj.add( cube );

myobj.add( ball );

scene.add( myobj );

renderer.render(scene,camera);

</script>

</body>

</html>

显示效果：

threejs构建web三维视图入门教程

外部导入.obj文件

threejs支持从外部导入.obj文件，听说这种文件是用3DsMax绘制的，用PS也可以编辑。我们需要引入OBJMTLLoader.js，MTLLoader.js文件；也有一个OBJLoader.js，但利用这个库只能导入模型而不能导入绘制obj时添加的材质，个人感觉不是非常实用，就不做介绍了。这时候，我们需要把文件们放到一个服务器上，否则会出现跨域问题。
为了让图像更明显，我们添加一些光线。

scene.add( new THREE.AmbientLight( 0xffffff ) );

这里，我们通过导入图片来设置这个对象的纹理。

var texture = new THREE.Texture();

var loader = new THREE.ImageLoader( );

loader.load( 'tank.jpg', function ( image ) {

    texture.image = image;

    texture.needsUpdate = true;

} );

开始导入我们的3D对象！

var loader = new THREE.OBJMTLLoader();

loader.load('tank.obj','tank.mtl',function(object){

    tank = object;

    object.traverse(function(child){

        if (child instanceof THREE.Mesh){

        //将贴图赋于材质

            child.material.map = texture;

            child.material.transparent = true;

        }

    });

    object.position.set(0,0,0);

    scene.add( object );

    camera.lookAt( object.position );

    renderer.render( scene,camera );

});

threejs构建web三维视图入门教程
模型导入进去了，但是看起来还是很奇怪，这就要我们加一些其他光线渲染一下。在这里我们添加平行光线。

var directionalLight = new THREE.DirectionalLight( 0xffffff, 1.5 );

directionalLight.position.set( 1, 1, 1 );

scene.add( directionalLight );

threejs构建web三维视图入门教程
变得光泽多了。

从外部导入obj的完整代码：

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

    <meta charset="UTF-8">

    <title>Document</title>

    <style type="text/css">

#canvasdiv{

    width: 1200px;

    height: 800px;

}

    </style>

    <script src="js/three.min.js"></script>

    <script src="js/MTLLoader.js"></script>

    <script src="js/OBJMTLLoader.js"></script>

</head>

<body>

    <div class="main-content" id="canvasdiv">

    </div>

<script type="text/javascript" >

var container = document.getElementById('canvasdiv')

var scene = new THREE.Scene();

var width = canvasdiv.clientWidth;

var height = canvasdiv.clientHeight;

var camera = new THREE.PerspectiveCamera( 90, width/height, 0.1, 1000 );

camera.position.set( -10,10,10);

var renderer = new THREE.WebGLRenderer();

renderer.setSize( width, height );

canvasdiv.appendChild( renderer.domElement );

var texture = new THREE.Texture();

var loader = new THREE.ImageLoader(  );

loader.load( 'tank.jpg', function ( image ) {

    texture.image = image;

    texture.needsUpdate = true;

} );

var loader = new THREE.OBJMTLLoader();

loader.load('tank.obj','tank.mtl',function(object){

    tank = object;

    object.traverse(function(child){

        if (child instanceof THREE.Mesh){

            //将贴图赋于材质

            child.material.map = texture;

            //重点，没有该句会导致PNG无法正确显示透明效果

            child.material.transparent = true;

        }

    });

    object.position.set(0,0,0);

    scene.add( object );

    camera.lookAt( object.position );

    renderer.render( scene,camera );

});

scene.add( new THREE.AmbientLight( 0xffffff ) );

var directionalLight = new THREE.DirectionalLight( 0xffffff, 1.5 );

directionalLight.position.set( 1, 1, 1 )

scene.add( directionalLight );

renderer.render(scene,camera);

</script>

</body>

</html>

四、动画

现在我们想办法让这些图形动起来。
在threejs中运用最多的动画是用requestAnimationFrame()方法。也可以利用传统的setInterval()做，但用这个会掉帧。
这里我们做一个render函数，来进行渲染和动画调用。这里以前面添加了myobj对象的代码为基础。
现在来不断地改变对象的角度方便对其进行观察。

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

    <meta charset="UTF-8">

    <title>Document</title>

    <style type="text/css">

#canvasdiv{

    width: 600px;

    height: 600px;

}

    </style>

    <script src="js/three.min.js"></script>

</head>

<body>

    <div class="main-content" id="canvasdiv">

    </div>

<script type="text/javascript" >

var container,camera,scene,renderer,myobj;

var init = function () {

    container = document.getElementById('canvasdiv')

    scene = new THREE.Scene();

    var width = canvasdiv.clientWidth;

    var height = canvasdiv.clientHeight;

    camera = new THREE.PerspectiveCamera( 90, width/height, 0.1, 1000 );

    camera.position.set( 0,0,10 )

    renderer = new THREE.WebGLRenderer();

    renderer.setSize( width, height );

    canvasdiv.appendChild( renderer.domElement );

    var geometry = new THREE.BoxGeometry( 2,1,1 );

    var material = new THREE.MeshBasicMaterial( { color: 0x645d50 } );

    var cube = new THREE.Mesh( geometry, material );

    //scene.add( cube );

    var geometry = new THREE.SphereGeometry( 0.5,100,100 );

    var material = new THREE.MeshBasicMaterial( { color: 0xb9c16c } );

    var ball = new THREE.Mesh( geometry,material );

    ball.position.set( 0,0,1 );

    //scene.add(ball);

    myobj = new THREE.Object3D();

    myobj.add( cube );

    myobj.add( ball );

    scene.add( myobj );

}

var render = function () {

    requestAnimationFrame( render );

    myobj.rotation.x+=0.01;

    myobj.rotation.y+=0.01;

    renderer.render(scene,camera);

}

init()

render()

</script>

</body>

</html>

接着让我们对动画进行控制。
在我实现的项目中，是通过websocket连接后台传入参数来控制对象运动的，这里就介绍一下使用参数控制吧。
这里有一个问题，就是requestAnimationFrame回调的函数不能带有参数，否则会出现奇怪的bug。所以我选择用一个全局对象来进行控制。

var control={

s:0,

p:0,

q:0,

j:0,

}

这里s是运动的速度，p,q,j分别是myobj将要运动到的位置的x,y,z坐标。我们先写一个控制它在x轴上运动的函数：

var run = function () {

    if ( myobj.position.x<control.p ) {

        myobj.position.x += control.s;

        requestAnimationFrame( run );

        renderer.render( scene,camera )

    };

    if ( myobj.position.x>control.p ) {

        myobj.position.x -= control.s;

        requestAnimationFrame( run );

        renderer.render( scene,camera )

    };

}

再在render函数中添加对run的调用requestAnimationFrame( run )。这样就可以在命令行中改变对象control的值实现控制myobj的运动。但是在运动停止后我的浏览器为什么会变得很卡，而且运动速度回有变化。我还不知道原因。不知道有没有朋友和我有同样的问题。于是我把函数拆成了两个，这样浏览器性能好些。

var run = function () {

    if ( myobj.position.x<control.p ) {

        myobj.position.x += control.s;

        requestAnimationFrame( run );

    };

        renderer.render( scene,camera )

}

var runx = function () {

    if ( myobj.position.x>control.p ) {

    myobj.position.x -= control.s;

        requestAnimationFrame( runx );

    };

        renderer.render( scene,camera )

}

同样的，也可以写出在y,z轴上运动的函数。

在x轴上运动的完整代码：

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

    <meta charset="UTF-8">

    <title>Document</title>

    <style type="text/css">

#canvasdiv{

    width: 600px;

    height: 600px;

}

    </style>

    <script src="js/three.min.js"></script>

</head>

<body>

    <div class="main-content" id="canvasdiv">

    </div>

<script type="text/javascript" >

var container,camera,scene,renderer,myobj;

var init = function () {

    container = document.getElementById('canvasdiv')

    scene = new THREE.Scene();

    var width = canvasdiv.clientWidth;

    var height = canvasdiv.clientHeight;

    camera = new THREE.PerspectiveCamera( 90, width/height, 0.1, 1000 );

    camera.position.set( 0,0,10 )

    renderer = new THREE.WebGLRenderer();

    renderer.setSize( width, height );

    canvasdiv.appendChild( renderer.domElement );

    var geometry = new THREE.BoxGeometry( 2,1,1 );

    var material = new THREE.MeshBasicMaterial( { color: 0x645d50 } );

    var cube = new THREE.Mesh( geometry, material );

    //scene.add( cube );

    var geometry = new THREE.SphereGeometry( 0.5,100,100 );

    var material = new THREE.MeshBasicMaterial( { color: 0xb9c16c } );

    var ball = new THREE.Mesh( geometry,material );

    ball.position.set( 0,0,1 );

    //scene.add(ball);

    myobj = new THREE.Object3D();

    myobj.add( cube );

    myobj.add( ball );

    scene.add( myobj );

}

var control={

    s:0,

    p:0,

    q:0,

    j:0,

}

var run = function () {

    if ( myobj.position.x<control.p ) {

        myobj.position.x += control.s;

        requestAnimationFrame( run );

    };

        renderer.render( scene,camera )

}

var runx = function () {

    if ( myobj.position.x>control.p ) {

    myobj.position.x -= control.s;

        requestAnimationFrame( runx );

    };

        renderer.render( scene,camera )

}

var render = function () {

    requestAnimationFrame( run );

    requestAnimationFrame( runx );

    renderer.render(scene,camera);

}

init()

render()

</script>

</body>

</html>

这个入门教程就到这里了，感谢阅读。

相关文章