第1章开启Threejs之旅(二)

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发布于 2022-05-14 18:12:05

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9、第一个框架

为了方便实验，我们提供了2个简单的框架供你使用。你只要改变其中的一些代码或者参数，就能够得到实验的结果。第一个框架的效果是显示一个绿色的正方体，

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title></title>
<style>canvas { width: 100%; height: 100% }</style>
<script src="js/three.js"></script>
</head>
<body>
<script>
var scene = new THREE.Scene();

var camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth/window.innerHeight, 0.1, 1000);

var renderer = new THREE.WebGLRenderer();

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

document.body.appendChild(renderer.domElement);
var geometry = new THREE.CubeGeometry(1,1,1);
var material = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x00ff00});
var cube = new THREE.Mesh(geometry, material); scene.add(cube);
camera.position.z = 5;
function render() {
requestAnimationFrame(render);
cube.rotation.x += 0.1;
cube.rotation.y += 0.1;
renderer.render(scene, camera);
}
render();
</script>
</body>
</html>

它的效果如下所示,注意不同版本的three.js，默认的背景色可能不一样，新版本的背景色可能是黑色：

这个旋转的立方体算我们踏入WebGL这个神奇的世界的开始。借助于three.js，我们并没有写太多的代码就完成了这个示例。现在，我们来分析它。

1、三大组建

在Three.js中，要渲染物体到网页中，我们需要3个组建：场景（scene）、相机（camera）和渲染器（renderer）。有了这三样东西，才能将物体渲染到网页中去。

记住关建语句：有了这三样东西，我们才能够使用相机将场景渲染到网页上去。

创建这三要素的代码如下：

var scene = new THREE.Scene(); // 场景
var camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth/window.innerHeight, 0.1, 1000);// 透视相机
var renderer = new THREE.WebGLRenderer(); // 渲染器
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); // 设置渲染器的大小为窗口的内宽度，也就是内容区的宽度
document.body.appendChild(renderer.domElement);

在Threejs中场景就只有一种，用THREE.Scene来表示，要构件一个场景也很简单，只要new一个对象就可以了，代码如下：

var scene = new THREE.Scene();

场景是所有物体的容器，如果要显示一个苹果，就需要将苹果对象加入场景中。

2、相机

另一个组建是相机，相机决定了场景中那个角度的景色会显示出来。相机就像人的眼睛一样，人站在不同位置，抬头或者低头都能够看到不同的景色。

场景只有一种，但是相机却又很多种。和现实中一样，不同的相机确定了呈相的各个方面。比如有的相机适合人像，有的相机适合风景，专业的摄影师根据实际用途不一样，选择不同的相机。对程序员来说，只要设置不同的相机参数，就能够让相机产生不一样的效果。

在Threejs中有多种相机，这里介绍两种，它们是：

透视相机（THREE.PerspectiveCamera）、这里我们使用一个透视相机，透视相机的参数很多，这里先不详细讲解。后面关于相机的那一章，我们会花大力气来讲。定义一个相机的代码如下所示：（已经迫不及待想看看相机的参数了，点这里）

var camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth/window.innerHeight, 0.1, 1000);

3、渲染器

最后一步就是设置渲染器，渲染器决定了渲染的结果应该画在页面的什么元素上面，并且以怎样的方式来绘制。这里我们定义了一个WebRenderer渲染器，代码如下所示：

var renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
document.body.appendChild(renderer.domElement);

注意，渲染器renderer的domElement元素，表示渲染器中的画布，所有的渲染都是画在domElement上的，所以这里的appendChild表示将这个domElement挂接在body下面，这样渲染的结果就能够在页面中显示了。

4、添加物体到场景中

那现在，我们将一个物体添加到场景中：

var geometry = new THREE.CubeGeometry(1,1,1);
var material = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x00ff00});
var cube = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(cube);

代码中出现了THREE.CubeGeometry，THREE.CubeGeometry是什么东东，他是一个几何体，几何体由什么组成，已经不是本课的主要内容了，后面的课程我们会详细的学到。不过这里你只需要知道CubeGeometry是一个正方体或者长方体，究竟是什么，由它的3个参数所决定，cubeGeometry的原型如下代码所示：

CubeGeometry(width, height, depth, segmentsWidth, segmentsHeight, segmentsDepth, materials, sides)

width：立方体x轴的长度

height：立方体y轴的长度

depth：立方体z轴的深度，也就是长度

想一想大家就明白，以上3个参数就能够确定一个立方体。

剩下的几个参数就要费解和复杂一些了，不过后面我们会自己来写一个立方体，到时候，你会更明白这些参数的意义，这里你可以将这些参数省略。

5、渲染

终于到了最后一步，这一步做完后，就可以该干嘛干嘛去了。

渲染应该使用渲染器，结合相机和场景来得到结果画面。实现这个功能的函数是

renderer.render(scene, camera);

渲染函数的原型如下：

render( scene, camera, renderTarget, forceClear )

各个参数的意义是：

scene：前面定义的场景

camera：前面定义的相机

renderTarget：渲染的目标，默认是渲染到前面定义的render变量中

forceClear：每次绘制之前都将画布的内容给清除，即使自动清除标志autoClear为false，也会清除。

6、渲染循环

渲染有两种方式：实时渲染和离线渲染。

先看看离线渲染，想想《西游降魔篇》中最后的佛主，他肯定不是真的，是电脑渲染出来的，其画面质量是很高的，它是事先渲染好一帧一帧的图片，然后再把图片拼接成电影的。这就是离线渲染。如果不事先处理好一帧一帧的图片，那么电影播放得会很卡。CPU和GPU根本没有能力在播放的时候渲染出这种高质量的图片。

实时渲染：就是需要不停的对画面进行渲染，即使画面中什么也没有改变，也需要重新渲染。下面就是一个渲染循环：

function render() {
cube.rotation.x += 0.1;
cube.rotation.y += 0.1;
renderer.render(scene, camera);
requestAnimationFrame(render);
}

其中一个重要的函数是requestAnimationFrame，这个函数就是让浏览器去执行一次参数中的函数，这样通过上面render中调用requestAnimationFrame()函数，requestAnimationFrame()函数又让rander()再执行一次，就形成了我们通常所说的游戏循环了。

如不能理解游戏循环，请在这里提问。

10、场景，相机，渲染器之间的关系

Three.js中的场景是一个物体的容器，开发者可以将需要的角色放入场景中，例如苹果，葡萄。同时，角色自身也管理着其在场景中的位置。

相机的作用就是面对场景，在场景中取一个合适的景，把它拍下来。

渲染器的作用就是将相机拍摄下来的图片，放到浏览器中去显示。他们三者的关系如下图所示：

11、第二个框架（重构）

第一个框架是将所有代码在一段脚本中完成，当逻辑复杂一点后，就比较难读懂。所以，我们将其按照功能分解成函数，代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Three框架</title>
<script src="js/Three.js" data-ke-src="js/Three.js"></script>
<style type="text/css">
div#canvas-frame {
border: none;
cursor: pointer;
width: 100%;
height: 600px;
background-color: #EEEEEE;
}

</style>
<script>
var renderer;
function initThree() {
width = document.getElementById('canvas-frame').clientWidth;
height = document.getElementById('canvas-frame').clientHeight;
renderer = new THREE.WebGLRenderer({
antialias : true
});
renderer.setSize(width, height);
document.getElementById('canvas-frame').appendChild(renderer.domElement);
renderer.setClearColor(0xFFFFFF, 1.0);
}

var camera;
function initCamera() {
camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, width / height, 1, 10000);
camera.position.x = 0;
camera.position.y = 1000;
camera.position.z = 0;
camera.up.x = 0;
camera.up.y = 0;
camera.up.z = 1;
camera.lookAt({
x : 0,
y : 0,
z : 0
});
}

var scene;
function initScene() {
scene = new THREE.Scene();
}

var light;
function initLight() {
light = new THREE.DirectionalLight(0xFF0000, 1.0, 0);
light.position.set(100, 100, 200);
scene.add(light);
}

var cube;
function initObject() {

var geometry = new THREE.Geometry();
var material = new THREE.LineBasicMaterial( { vertexColors: THREE.VertexColors} );
var color1 = new THREE.Color( 0x444444 ), color2 = new THREE.Color( 0xFF0000 );

// 线的材质可以由2点的颜色决定
var p1 = new THREE.Vector3( -100, 0, 100 );
var p2 = new THREE.Vector3( 100, 0, -100 );
geometry.vertices.push(p1);
geometry.vertices.push(p2);
geometry.colors.push( color1, color2 );

var line = new THREE.Line( geometry, material, THREE.LinePieces );
scene.add(line);
}
function render()
{
renderer.clear();
renderer.render(scene, camera);
requestAnimationFrame(render);
}
function threeStart() {
initThree();
initCamera();
initScene();
initLight();
initObject();
render();
}

</script>
</head>

<body onload="threeStart();">
<div id="canvas-frame"></div>
</body>
</html>