第2章还记得点、线、面吗(一）

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发布于 2022-06-02 10:09:54

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发布于 2022-06-02 10:09:54

文章被收录于专栏：gltf模型

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睁开您的眼睛，看看你的周围，它是一个多么美妙的3D世界啊。3D世界由什么组成，除了上帝，还有谁能够回答呢？

是的，没有人能够回答这个问题。但是在计算机世界里，3D世界由什么组成就很好回答。

1、3D世界的组成

在计算机世界里，3D世界是由点组成，两个点能够组成一条直线，三个不在一条直线上的点就能够组成一个三角形面，无数三角形面就能够组成各种形状的物体，如下图：

我们通常把这种网格模型叫做Mesh模型。给物体贴上皮肤，或者专业点就叫做纹理，那么这个物体就活灵活现了。最后无数的物体就组成了我们的3D世界。

那么3D世界的组成，是否真的这样简单？是的，从编程的角度，目前为此，你只需要知道这些。下一节，我们从点说起。

2、在Threejs中定义一个点

在三维空间中的某一个点可以用一个坐标点来表示。一个坐标点由x,y,z三个分量构成。在three.js中，点可以在右手坐标系中表示：

空间几何中，点可以用一个向量来表示，在Three.js中也是用一个向量来表示的，代码如下所示：

THREE.Vector3 = function ( x, y, z ) {

this.x = x \|\| 0;
this.y = y \|\| 0;
this.z = z \|\| 0;

};

我们来分析这段代码：前面我们已经知道了THREE是Three.js引擎的一个全局变量。只要你想用它，就可以在任何地方用它。有点充气娃娃的意思，不需要你同意，你想用就用吧。

那么THREE.Vector3呢，就是表示Vector3是定义在THREE下面的一个类。以后要用Vector3，就必须要加THREE前缀。当然Three.js的设计者，也可以不加THREE这个前缀，但是他们预见到，Three.js引擎中会有很多类型，最好给这些类型加一个前缀，以免与开发者的代码产生冲突。

THREE.Vector3被赋值为一个函数。这个函数有3个参数，分别代表x坐标，y坐标和z坐标的分量。函数体内的代码将他们分别赋值给成员变量x，y，z。看看上面的代码，中间使用了一个“||”（或）运算符，就是当x=null或者undefine时，this.x的值应该取0。

3、点的操作

在3D世界中点可以用THREE.Vector3D来表示。对应源码为/src/math/Vector3.js（注意：源码所在的位置，可能不同版本不一样，请自己搜索Vector3关键词来确定）。在您继续学习之前，你可以打开该文件浏览一下，推荐使用WebStorm，如果没有，你也可以用NotePad++。

现在来看看怎么定义个点，假设有一个点x=4，y=8，z=9。你可以这样定义它：

View Raw Code ?

var point1 = new THREE.Vecotr3(4,8,9);

另外你也可以使用set方法，代码如下：

View Raw Code ?

var point1 = new THREE.Vector3();
point1.set(4,8,9);

我们这里使用了set方法，为了以后深入学习的方便，这里将Vector3的常用方法列出如下，为了不影响文章的连贯性，我们专门列出了一个网页来介绍它。

3、实例：画一条彩色线

初中数学中有一个定理：两个不重合的点能够决定一条直线。在three.js中，也可以通过定义两个点，来画一条直线。我们先看看，这一节，我们要完成实例的效果图：

例子说明：这是一条每个点不同颜色的线条

这个例子的代码如下所示

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Three框架</title>
<script 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: true } );
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 threeStart() {
initThree();
initCamera();
initScene();
initLight();
initObject();
renderer.clear();
renderer.render(scene, camera);
}

</script>
</head>

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

看看initObjec函数的代码，就是画线的代码。

1、首先，我们声明了一个几何体geometry，如下：

var geometry = new THREE.Geometry();

几何体里面有一个vertices变量，可以用来存放点。

2、定义一种线条的材质，使用THREE.LineBasicMaterial类型来定义，它接受一个集合作为参数，其原型如下：

LineBasicMaterial( parameters )

Parameters是一个定义材质外观的对象，它包含多个属性来定义材质，这些属性是：

Color：线条的颜色，用16进制来表示，默认的颜色是白色。

Linewidth：线条的宽度，默认时候1个单位宽度。

Linecap：线条两端的外观，默认是圆角端点，当线条较粗的时候才看得出效果，如果线条很细，那么你几乎看不出效果了。

Linejoin：两个线条的连接点处的外观，默认是“round”，表示圆角。

VertexColors：定义线条材质是否使用顶点颜色，这是一个boolean值。意思是，线条各部分的颜色会根据顶点的颜色来进行插值。（如果关于插值不是很明白，可以QQ问我，QQ在前言中你一定能够找到，嘿嘿，虽然没有明确写出）。

Fog：定义材质的颜色是否受全局雾效的影响。

好了，介绍完这些参数，你可以试一试了，在课后，我们会展示不同同学的杰出作品。下面，接着上面的讲，我们这里使用了顶点颜色vertexColors: THREE.VertexColors，就是线条的颜色会根据顶点来计算。

var material = new THREE.LineBasicMaterial( { vertexColors: THREE.VertexColors } );

3、接下来，定义两种颜色，分别表示线条两个端点的颜色，如下所示：

var color1 = new THREE.Color( 0x444444 ),
color2 = new THREE.Color( 0xFF0000 );

4、定义2个顶点的位置，并放到geometry中，代码如下：

var p1 = new THREE.Vector3( -100, 0, 100 );
var p2 = new THREE.Vector3( 100, 0, -100 );

geometry.vertices.push(p1);
geometry.vertices.push(p2);

5、为4中定义的2个顶点，设置不同的颜色，代码如下所示：

geometry.colors.push( color1, color2 );

geometry中colors表示顶点的颜色，必须材质中vertexColors等于THREE.VertexColors 时，颜色才有效，如果vertexColors等于THREE.NoColors时，颜色就没有效果了。那么就会去取材质中color的值，这个很重要，大家一定记住。

6、定义一条线

定义线条，使用THREE.Line类，代码如下所示：

var line = new THREE.Line( geometry, material, THREE.LinePieces );

第一个参数是几何体geometry，里面包含了2个顶点和顶点的颜色。第二个参数是线条的材质，或者是线条的属性，表示线条以哪种方式取色。第三个参数是一组点的连接方式，我们会在后面详细讲解。

然后，将这条线加入到场景中，代码如下：

scene.add(line);

这样，场景中就会出现刚才的那条线段了。

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