【three.js详解之一】入门篇

 

开场白

webGL可以让我们在canvas上实现3D效果。而three.js是一款webGL框架，由于其易用性被广泛应用。如果你要学习webGL，抛弃那些复杂的原生接口从这款框架入手是一个不错的选择。

博主目前也在学习three.js，发现相关资料非常稀少，甚至官方的api文档也非常粗糙，很多效果需要自己慢慢敲代码摸索。所以我写这个教程的目的一是自己总结，二是与大家分享。

本篇是系列教程的第一篇：入门篇。在这篇文章中，我将以一个简单的demo为例，阐述three.js的基本配置方法。学完这篇文章，你将学会如何在浏览器中绘制一个立体图形！

准备工作

在写代码之前，你首先要去下最新的three.js框架包，在你的页面里引入three.js，当然文件包里面也有不少的demo便于大家学习；

chrome是目前支持webGL最好的浏览器，Firefow居其次，国内的遨游、猎豹经测试也可以运行。

从实例开始入门!

首先我们搭建html，如下：

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title>lesson1-by-shawn.xie</title>
        <!--引入Three.js-->
        <script src="Three.js"></script>
        <style type="text/css">
            div#canvas-frame{
                  border: none;
                  cursor: move;
                  width: 1400px;
                  height: 600px;
                  background-color: #EEEEEE;
                }
        </style>
    </head>

    <body>
        <!--盛放canvas的容器-->
        <div id="container"></div>
    </body>
</html>

准备和画布框大小一致的领域用于WebGL绘制。 具体来说：

(1) body 标签中添加 id 为「canvas3d」的 div 元素。

(2) style 标签中指定 「canvas3d」的CSS样式。

需要注意的是，我们并不需要写一个<canvas>标签，我们只需要定义好盛放canvas的div就可以，canvas是three.js动态生成的！

下面我们开始写脚本，我们将通过以下五步构建一个简单的立体模型，这也是three.js的基本步骤：

1.设置three.js渲染器

三维空间里的物体映射到二维平面的过程被称为三维渲染。 一般来说我们都把进行渲染操作的软件叫做渲染器。 具体来说要进行下面这些处理。

(0) 声明全局变量（对象）；

(1) 获取画布「canvas-frame」的高宽；

(2) 生成渲染器对象（属性：抗锯齿效果为设置有效）；

(3) 指定渲染器的高宽（和画布框大小一致）；

(4) 追加 【canvas】 元素到 【canvas3d】 元素中；

(5) 设置渲染器的清除色(clearColor)。

 

//开启Three.js渲染器
var renderer;//声明全局变量（对象）
function initThree() {
   width = document.getElementById('canvas3d').clientWidth;//获取画布「canvas3d」的宽
   height = document.getElementById('canvas3d').clientHeight;//获取画布「canvas3d」的高
   renderer=new THREE.WebGLRenderer({antialias:true});//生成渲染器对象（属性：抗锯齿效果为设置有效）
   renderer.setSize(width, height );//指定渲染器的高宽（和画布框大小一致）
   document.getElementById('canvas3d').appendChild(renderer.domElement);//追加 【canvas】 元素到 【canvas3d】 元素中。
   renderer.setClearColorHex(0xFFFFFF, 1.0);//设置canvas背景色(clearColor)
}

 

2.设置摄像机camera

OpenGL（WebGL）中、三维空间中的物体投影到二维空间的方式中，存在透视投影和正投影两种相机。 透视投影就是、从视点开始越近的物体越大、远处的物体绘制的较小的一种方式、和日常生活中我们看物体的方式是一致的。 正投影就是不管物体和视点距离，都按照统一的大小进行绘制、在建筑和设计等领域需要从各个角度来绘制物体，因此这种投影被广泛应用。在 Three.js 也能够指定透视投影和正投影两种方式的相机。 本文按照以下的步骤设置透视投影方式。

(0) 声明全局的变量（对象）；

(1) 设置透视投影的相机；

(2) 设置相机的位置坐标；

(3) 设置相机的上为「z」轴方向；

(4) 设置视野的中心坐标。

 　　　　　　　 //设置相机
              var camera;
              function initCamera() { 
                camera = new THREE.PerspectiveCamera( 45, width / height , 1 , 5000 );//设置透视投影的相机,默认情况下相机的上方向为Y轴，右方向为X轴，沿着Z轴朝里（视野角：fov 纵横比：aspect 相机离视体积最近的距离：near 相机离视体积最远的距离：far）
                camera.position.x = 0;//设置相机的位置坐标
                camera.position.y = 50;//设置相机的位置坐标
                camera.position.z = 100;//设置相机的位置坐标
                camera.up.x = 0;//设置相机的上为「x」轴方向
                camera.up.y = 1;//设置相机的上为「y」轴方向
                camera.up.z = 0;//设置相机的上为「z」轴方向
                camera.lookAt( {x:0, y:0, z:0 } );//设置视野的中心坐标
              }

 

3.设置场景scene

场景就是一个三维空间。 用 [Scene] 类声明一个叫 [scene] 的对象。

　　　　　　　　//设置场景
              var scene;
              function initScene() {   
                scene = new THREE.Scene();
              }

 

4.设置光源light

OpenGL（WebGL）的三维空间中，存在点光源和聚光灯两种类型。 而且，作为点光源的一种特例还存在平行光源(无线远光源)。另外，作为光源的参数还可以进行 [环境光] 等设置。 作为对应， Three.js中可以设置 [点光源(Point Light)] [聚光灯(Spot Light)] [平行光源(Direction Light)]，和 [环境光(Ambient Light)]。 和OpenGL一样、在一个场景中可以设置多个光源。 基本上，都是环境光和其他几种光源进行组合。 如果不设置环境光，那么光线照射不到的面会变得过于黑暗。 本文中首先按照下面的步骤设置平行光源，在这之后还会追加环境光。

(0) 声明全局变量(对象)

(1) 设置平行光源

(2) 设置光源向量

(3) 追加光源到场景

这里我们用「DirectionalLight」类声明一个叫 [light] 的对象来代表平行光源

 　　　　　　　　//设置光源
              var light;
              function initLight() { 
                light = new THREE.DirectionalLight(0xff0000, 1.0, 0);//设置平行光源
                light.position.set( 200, 200, 200 );//设置光源向量
                scene.add(light);// 追加光源到场景
              }

 

5.设置物体object

   这里，我们声明一个球模型

 　　　　　　　　//设置物体
              var sphere;
              function initObject(){  
                sphere = new THREE.Mesh(
                     new THREE.SphereGeometry(20,20),                //width,height,depth
                     new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0xff0000}) //材质设定
                );
                scene.add(sphere);
                sphere.position.set(0,0,0);
              }

最后，我们写一个主函数执行以上五步：

　　　　　　　　//执行
              function threeStart() {
                initThree();
                initCamera();
                initScene();   
                initLight();
                initObject();
                renderer.clear(); 
                renderer.render(scene, camera);
              }

这时，测试以上程序，你会发现浏览器窗口中出现了你绘制的球形模型：

总结

以上就是three.js的入门内容，我们核心的五步就是：

1.设置three.js渲染器

2.设置摄像机camera

3.设置场景scene

4.设置光源light

5.设置物体object

可能其中有些设置你还不太清楚，没关系，后面几篇文章会对以上五个主要步骤进行详细的讲解，敬请期待~~

本例完整代码：

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title>lesson1-by-shawn.xie</title>
        <!--引入Three.js-->
        <script src="Three.js"></script>
        <script type="text/javascript">
            //开启Three.js渲染器
             var renderer;//声明全局变量（对象）
             function initThree() {
                width = document.getElementById('canvas3d').clientWidth;//获取画布「canvas3d」的宽
                height = document.getElementById('canvas3d').clientHeight;//获取画布「canvas3d」的高
                renderer=new THREE.WebGLRenderer({antialias:true});//生成渲染器对象（属性：抗锯齿效果为设置有效）
                renderer.setSize(width, height );//指定渲染器的高宽（和画布框大小一致）
                document.getElementById('canvas3d').appendChild(renderer.domElement);//追加 【canvas】 元素到 【canvas3d】 元素中。
                renderer.setClearColorHex(0xFFFFFF, 1.0);//设置canvas背景色(clearColor)
              }
               //设置相机
              var camera;
              function initCamera() { 
                camera = new THREE.PerspectiveCamera( 45, width / height , 1 , 5000 );//设置透视投影的相机,默认情况下相机的上方向为Y轴，右方向为X轴，沿着Z轴朝里（视野角：fov 纵横比：aspect 相机离视体积最近的距离：near 相机离视体积最远的距离：far）
                camera.position.x = 0;//设置相机的位置坐标
                camera.position.y = 50;//设置相机的位置坐标
                camera.position.z = 100;//设置相机的位置坐标
                camera.up.x = 0;//设置相机的上为「x」轴方向
                camera.up.y = 1;//设置相机的上为「y」轴方向
                camera.up.z = 0;//设置相机的上为「z」轴方向
                camera.lookAt( {x:0, y:0, z:0 } );//设置视野的中心坐标
              }
               //设置场景
              var scene;
              function initScene() {   
                scene = new THREE.Scene();
              }

              //设置光源
              var light;
              function initLight() { 
                light = new THREE.DirectionalLight(0xff0000, 1.0, 0);//设置平行光源
                light.position.set( 200, 200, 200 );//设置光源向量
                scene.add(light);// 追加光源到场景
              }
               //设置物体
              var sphere;
              function initObject(){  
                sphere = new THREE.Mesh(
                     new THREE.SphereGeometry(20,20),                //width,height,depth
                     new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0xff0000}) //材质设定
                );
                scene.add(sphere);
                sphere.position.set(0,0,0);
              }
              //执行
              function threeStart() {
                initThree();
                initCamera();
                initScene();   
                initLight();
                initObject();
                renderer.clear(); 
                renderer.render(scene, camera);
              }
        </script>
        <style type="text/css">
            div#canvas3d{
                  border: none;
                  cursor: move;
                  width: 1400px;
                  height: 600px;
                  background-color: #EEEEEE;
                }
        </style>
    </head>

    <body onload='threeStart();'>
        <!--盛放canvas的容器-->
        <div id="canvas3d"></div>
    </body>
</html>