【three.js詳解之一】入門篇


 

開場白

webGL可以讓我們在canvas上實現3D效果。而three.js是一款webGL框架,由於其易用性被廣泛應用。如果你要學習webGL,拋棄那些復雜的原生接口從這款框架入手是一個不錯的選擇。

博主目前也在學習three.js,發現相關資料非常稀少,甚至官方的api文檔也非常粗糙,很多效果需要自己慢慢敲代碼摸索。所以我寫這個教程的目的一是自己總結,二是與大家分享。

本篇是系列教程的第一篇:入門篇。在這篇文章中,我將以一個簡單的demo為例,闡述three.js的基本配置方法。學完這篇文章,你將學會如何在瀏覽器中繪制一個立體圖形!

准備工作

在寫代碼之前,你首先要去下最新的three.js框架包,在你的頁面里引入three.js,當然文件包里面也有不少的demo便於大家學習;

chrome是目前支持webGL最好的瀏覽器,Firefow居其次,國內的遨游、獵豹經測試也可以運行。

從實例開始入門!

首先我們搭建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>

准備和畫布框大小一致的領域用於WebGL繪制。 具體來說:

(1) body 標簽中添加 id 為「canvas3d」的 div 元素。

(2) style 標簽中指定 「canvas3d」的CSS樣式。

需要注意的是,我們並不需要寫一個<canvas>標簽,我們只需要定義好盛放canvas的div就可以,canvas是three.js動態生成的!

下面我們開始寫腳本,我們將通過以下五步構建一個簡單的立體模型,這也是three.js的基本步驟:

1.設置three.js渲染器

三維空間里的物體映射到二維平面的過程被稱為三維渲染。 一般來說我們都把進行渲染操作的軟件叫做渲染器。 具體來說要進行下面這些處理。

(0) 聲明全局變量(對象);

(1) 獲取畫布「canvas-frame」的高寬;

(2) 生成渲染器對象(屬性:抗鋸齒效果為設置有效);

(3) 指定渲染器的高寬(和畫布框大小一致);

(4) 追加 【canvas】 元素到 【canvas3d】 元素中;

(5) 設置渲染器的清除色(clearColor)。

 

//開啟Three.js渲染器
var renderer;//聲明全局變量(對象)
function initThree() {
   width = document.getElementById('canvas3d').clientWidth;//獲取畫布「canvas3d」的寬
   height = document.getElementById('canvas3d').clientHeight;//獲取畫布「canvas3d」的高
   renderer=new THREE.WebGLRenderer({antialias:true});//生成渲染器對象(屬性:抗鋸齒效果為設置有效)
   renderer.setSize(width, height );//指定渲染器的高寬(和畫布框大小一致)
   document.getElementById('canvas3d').appendChild(renderer.domElement);//追加 【canvas】 元素到 【canvas3d】 元素中。
   renderer.setClearColorHex(0xFFFFFF, 1.0);//設置canvas背景色(clearColor)
}

 

2.設置攝像機camera

OpenGL(WebGL)中、三維空間中的物體投影到二維空間的方式中,存在透視投影和正投影兩種相機。 透視投影就是、從視點開始越近的物體越大、遠處的物體繪制的較小的一種方式、和日常生活中我們看物體的方式是一致的。 正投影就是不管物體和視點距離,都按照統一的大小進行繪制、在建築和設計等領域需要從各個角度來繪制物體,因此這種投影被廣泛應用。在 Three.js 也能夠指定透視投影和正投影兩種方式的相機。 本文按照以下的步驟設置透視投影方式。

(0) 聲明全局的變量(對象);

(1) 設置透視投影的相機;

(2) 設置相機的位置坐標;

(3) 設置相機的上為「z」軸方向;

(4) 設置視野的中心坐標。

         //設置相機
              var camera;
              function initCamera() { 
                camera = new THREE.PerspectiveCamera( 45, width / height , 1 , 5000 );//設置透視投影的相機,默認情況下相機的上方向為Y軸,右方向為X軸,沿着Z軸朝里(視野角:fov 縱橫比:aspect 相機離視體積最近的距離:near 相機離視體積最遠的距離:far)
                camera.position.x = 0;//設置相機的位置坐標
                camera.position.y = 50;//設置相機的位置坐標
                camera.position.z = 100;//設置相機的位置坐標
                camera.up.x = 0;//設置相機的上為「x」軸方向
                camera.up.y = 1;//設置相機的上為「y」軸方向
                camera.up.z = 0;//設置相機的上為「z」軸方向
                camera.lookAt( {x:0, y:0, z:0 } );//設置視野的中心坐標
              }

 

3.設置場景scene

場景就是一個三維空間。 用 [Scene] 類聲明一個叫 [scene] 的對象。

        //設置場景
              var scene;
              function initScene() {   
                scene = new THREE.Scene();
              }

 

4.設置光源light

OpenGL(WebGL)的三維空間中,存在點光源和聚光燈兩種類型。 而且,作為點光源的一種特例還存在平行光源(無線遠光源)。另外,作為光源的參數還可以進行 [環境光] 等設置。 作為對應, Three.js中可以設置 [點光源(Point Light)] [聚光燈(Spot Light)] [平行光源(Direction Light)],和 [環境光(Ambient Light)]。 和OpenGL一樣、在一個場景中可以設置多個光源。 基本上,都是環境光和其他幾種光源進行組合。 如果不設置環境光,那么光線照射不到的面會變得過於黑暗。 本文中首先按照下面的步驟設置平行光源,在這之后還會追加環境光。

(0) 聲明全局變量(對象)

(1) 設置平行光源

(2) 設置光源向量

(3) 追加光源到場景

這里我們用「DirectionalLight」類聲明一個叫 [light] 的對象來代表平行光源

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

 

5.設置物體object

   這里,我們聲明一個球模型

         //設置物體
              var sphere;
              function initObject(){  
                sphere = new THREE.Mesh(
                     new THREE.SphereGeometry(20,20),                //width,height,depth
                     new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0xff0000}) //材質設定
                );
                scene.add(sphere);
                sphere.position.set(0,0,0);
              }

最后,我們寫一個主函數執行以上五步:

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

這時,測試以上程序,你會發現瀏覽器窗口中出現了你繪制的球形模型:

總結

以上就是three.js的入門內容,我們核心的五步就是:

1.設置three.js渲染器

2.設置攝像機camera

3.設置場景scene

4.設置光源light

5.設置物體object

可能其中有些設置你還不太清楚,沒關系,后面幾篇文章會對以上五個主要步驟進行詳細的講解,敬請期待~~


本例完整代碼:

<!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">
            //開啟Three.js渲染器
             var renderer;//聲明全局變量(對象)
             function initThree() {
                width = document.getElementById('canvas3d').clientWidth;//獲取畫布「canvas3d」的寬
                height = document.getElementById('canvas3d').clientHeight;//獲取畫布「canvas3d」的高
                renderer=new THREE.WebGLRenderer({antialias:true});//生成渲染器對象(屬性:抗鋸齒效果為設置有效)
                renderer.setSize(width, height );//指定渲染器的高寬(和畫布框大小一致)
                document.getElementById('canvas3d').appendChild(renderer.domElement);//追加 【canvas】 元素到 【canvas3d】 元素中。
                renderer.setClearColorHex(0xFFFFFF, 1.0);//設置canvas背景色(clearColor)
              }
               //設置相機
              var camera;
              function initCamera() { 
                camera = new THREE.PerspectiveCamera( 45, width / height , 1 , 5000 );//設置透視投影的相機,默認情況下相機的上方向為Y軸,右方向為X軸,沿着Z軸朝里(視野角:fov 縱橫比:aspect 相機離視體積最近的距離:near 相機離視體積最遠的距離:far)
                camera.position.x = 0;//設置相機的位置坐標
                camera.position.y = 50;//設置相機的位置坐標
                camera.position.z = 100;//設置相機的位置坐標
                camera.up.x = 0;//設置相機的上為「x」軸方向
                camera.up.y = 1;//設置相機的上為「y」軸方向
                camera.up.z = 0;//設置相機的上為「z」軸方向
                camera.lookAt( {x:0, y:0, z:0 } );//設置視野的中心坐標
              }
               //設置場景
              var scene;
              function initScene() {   
                scene = new THREE.Scene();
              }

              //設置光源
              var light;
              function initLight() { 
                light = new THREE.DirectionalLight(0xff0000, 1.0, 0);//設置平行光源
                light.position.set( 200, 200, 200 );//設置光源向量
                scene.add(light);// 追加光源到場景
              }
               //設置物體
              var sphere;
              function initObject(){  
                sphere = new THREE.Mesh(
                     new THREE.SphereGeometry(20,20),                //width,height,depth
                     new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0xff0000}) //材質設定
                );
                scene.add(sphere);
                sphere.position.set(0,0,0);
              }
              //執行
              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>


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