【Three.js基础】创建场景、渲染场景、创建轨道控制器（一）

2024-03-07 05:20:02 分类：前端 热度：50 评论： 0

【Three.js基础】创建场景、渲染场景、创建轨道控制器（一）

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一、 WebGL与three.js的关系

WebGL（Web Graphics Library）是一种 javascript API，用于在任何兼容的 Web 浏览器中呈现交互式 3D 和 2D 图形，不需要插件，即专门处理计算或处理3D图像的JS API。
Three.js 是一款 WebGL 框架，其WebGL 的 API 接口基础上又进行的一层封装。由西班牙巴塞罗那的程序员 Ricardo Cabbello Miguel 所开发，人称Mr.doob。

二、打包工具 parcel

Parcel 是 Web 应用打包工具，适用于经验不同的开发者。它利用多核处理提供了极快的速度，并且不需要任何配置。其他详细用法详见官网。

1.安装

yarn add parcel -D

2.配置package.json

{
  "scripts": {
    "dev": "parcel src/index.html",
    "build": "parcel build src/index.html"
  }
}

三、搭建three.js环境

博主建议搭建一个本地的three.js环境，方便快速查看文档。

1.项目目录

├─ .parcel-cache
│  ├─ data.mdb
│  └─ lock.mdb
├─ dist
│  ├─ index.07fedde6.css
│  ├─ index.07fedde6.css.map
│  ├─ index.246235aa.js
│  ├─ index.246235aa.js.map
│  ├─ index.html
│  ├─ main.0632549a.js
│  ├─ main.0632549a.js.map
│  ├─ style.a11e3109.css
│  ├─ style.a11e3109.css.map
│  ├─ style.a11e3109.js
│  └─ style.a11e3109.js.map
├─ package.json
├─ src
│  ├─ assets
│  │  ├─ css
│  │  │  └─ style.css
│  │  └─ img
│  ├─ index.html
│  └─ main
│     └─ main.js
└─ yarn.lock

2.安装three 

yarn add three -S

3.新建main.js并在index.html引用

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
	<meta charset="UTF-8">
	<meta http-equiv="X-UA-***patible" content="IE=edge">
	<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
	<title>Document</title>
	<link rel="stylesheet" href="./assets/css/style.css">
</head>
<body>
	<script src="./main/main.js" type="module"></script>
</body>
</html>

4.创建一个场景（Creating a scene）

创建场景借助three.js来进行显示，需要场景、相机和渲染器3个对象，透过然后通过摄像机渲染出场景。

（1）创建场景

new THREE.Scence();

（2）创建相机

three.js里有几种不同的相机，这使用的是PerspectiveCamera（透视摄像机），接收四个参数：

  • 视野角度（FOV）：摄像机视锥体垂直视野角度，从视图的底部到顶部，显示器上能看到的场景范围，单位是角度，默认是50
  • 长宽比（aspect ratio）：物体的宽/物体的高，比如（window.innerWidth / window.innerHeight），通常是使用画布的宽/画布的高，默认值是1（正方形画布）
  • 近截面（near plane）：摄像机的近端面，默认值是0.1，其有效值范围是0到当前摄像机far plane（远端面）的值之间。
  • 远截面（far）：摄像机的远端面，默认值是2000。

当物体某些部分比摄像机的远截面远或者比近截面近的时候，该这些部分将不会被渲染到场景中。该值必须大于near plane（摄像机视锥体近端面）的值。

new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000)

（3）设置相机的位置

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

（4）相机添加到场景

scene.add(camera)

（5）创建几何体

BoxGeometry是四边形的原始几何类，它通常使用构造函数所提供的“width”、“height”、“depth”参数来创建立方体或者不规则四边形。

BoxGeometry(width : Float, height : Float, depth : Float, widthSegments : Integer, heightSegments : Integer, depthSegments : Integer)

  • width — X轴上面的宽度，默认值为1。
  • height — Y轴上面的高度，默认值为1。
  • depth — Z轴上面的深度，默认值为1。
  • widthSegments — （可选）宽度的分段数，默认值是1。
  • heightSegments — （可选）高度的分段数，默认值是1。
  • depthSegments — （可选）深度的分段数，默认值是1。
const cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry();

（6）设置材质

这里使用的是基础网格材质(MeshBasicMaterial)，以简单着色（平面或线框）方式来绘制几何体，不受光照的影响。使用color属性为几何体着色，默认值为白色 (0xffffff)

const cubeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({color:0xffff00})

（7）创建物体

根据几何体、材质创建物体。Mesh表示基于以三角形为polygon mesh（多边形网格）的物体的类。把几何体与材料融合就得到了网格，网格才是我们真正渲染的东西。
用法：Mesh( geometry : BufferGeometry, material : Material )

  • geometry（可选）：BufferGeometry的实例，默认值是一个新的BufferGeometry。
  • material （可选）：一个Material，或是一个包含有Material的数组，默认是一个新的MeshBasicMaterial。
const cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry,cubeMaterial)

（8）将几何体添加到场景

scene.add(cube)

5.渲染场景

场景写完之后，需要进行渲染。

（1）初始化渲染器

这里使用的是WebGL1Renderer，该版本的渲染器会强制使用 WebGL 1 渲染上下文。注意：自r118起，WebGLRenderer会自动使用 WebGL 2 渲染上下文。

const renderer = new THREE.WebGL1Renderer()
console.log(renderer)//renderer中有一个canvas对象，就是我们看到的画布内容

（2）设置渲染的尺寸大小

renderer.setSize(window.innerWidth ,window.innerHeight)

（3）将webgl渲染的canvas内容添加到body 

document.body.appendChild(renderer.domElement)

（4）使用渲染器通过相机将场景渲染进来

创建一个使渲染器能够在每次屏幕刷新时对场景进行绘制的循环。使用requestAnimationFrame时，当用户切换到其它的标签页时会暂停，不会浪费用户处理器资源，也不会损耗电池的使用寿命。

function render(){
	renderer.render(scene,camera)
	//渲染下一帧的就会调用
	requestAnimationFrame(render)
}
render()

6.展示1（几何体静止）

7.创建轨道控制器

Orbit controls（轨道控制器）可以使得相机围绕目标进行轨道运动。
用法：OrbitControls( object : Camera, domElement : HTMLDOMElement )

  • object: （必须）将要被控制的相机。该相机不允许是其他任何对象的子级，除非该对象是场景自身。

  • domElement: 用于事件监听的HTML元素。

//导入控制器
import {OrbitControls} from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls'
//创建轨道控制器
const controls =  new OrbitControls(camera,renderer.domElement);

8.展示2（几何体可旋转）

四、源码

main.js中的源码如下

import * as THREE from 'three'
//导入控制器
import {OrbitControls} from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls'

console.log(THREE)
//创建场景
const scene = new THREE.Scene();
//创建相机(角度，宽高比，，)
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000)
//相机位置
camera.position.set(0, 0, 10)
scene.add(camera);


//添加物体
//创建几何体
const cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry();
//设置材质
const cubeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({color:0xffff00})

//根据几何体,材质创建物体
const cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry,cubeMaterial)
// 将几何体添加到场景
scene.add(cube)

//初始化渲染器
const renderer = new THREE.WebGL1Renderer()

//设置渲染的尺寸大小
renderer.setSize(window.innerWidth ,window.innerHeight)
console.log(renderer)//renderer中有一个canvas对象

// 将webgl渲染的canvas内容添加到body
document.body.appendChild(renderer.domElement)

//使用渲染器，通过相机将场景渲染进来
// renderer.render(scene,camera)

//创建轨道控制器
const controls =  new OrbitControls(camera,renderer.domElement);
//创建一个使渲染器能够在每次屏幕刷新时对场景进行绘制的循环
function render(){
	renderer.render(scene,camera)
	//渲染下一帧的就会调用
	requestAnimationFrame(render)
}
render()
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