Three.JS的第一个三弟（3D）案例

原创

GoBoy

发布于 2024-04-23 16:13:13

1440

发布于 2024-04-23 16:13:13

文章被收录于专栏：GoboyGoboy

Three.js简介概述

three.js是世界上最流行的用于在Web上显示3D内容的JavaScript框架。

Three.js概述

Three.js 是基于 WebGL 技术，用于浏览器中开发 3D 交互场景的 JS 引擎。

默认 WebGL 只支持简单的点、线、三角，Three.js 就是在此 WebGL 基础之上，封装出强大且使用起来简单的 JS 3D 类库。
目前主流现代浏览器都已支持 WebGL，也意味着支持 Three.js。

Three.js优缺点

🟢 优点

基于WebGL技术：Three.js建立在WebGL之上，利用了浏览器的硬件加速能力，能够高效地进行3D渲染，实现流畅的交互体验。
易用性：相比直接使用原始的WebGL，Three.js提供了更高级的抽象和封装，使得开发者能够更轻松地创建复杂的3D场景，降低了学习和使用的门槛。
跨平台性：Three.js基于Web技术，能够在主流现代浏览器上运行，包括桌面端和移动端，实现了跨平台的兼容性。

🔴 缺点

不擅长物理碰撞：虽然Three.js能够实现复杂的3D场景渲染，但其并不擅长处理物理碰撞，这使得它在开发3D游戏等需要物理交互的应用时显得力不从心。
学习曲线：尽管相比原始的WebGL，Three.js提供了更高级的抽象和封装，但仍然需要一定的学习成本，特别是对于新手来说，需要掌握一定的3D图形学知识和API使用方法。
性能依赖于硬件：由于Three.js是基于WebGL技术的，其性能受限于用户设备的硬件性能，较低配置的设备可能无法实现流畅的渲染效果。
不适合大规模应用：虽然Three.js能够满足一般的3D场景需求，但在需要处理大规模数据或者复杂计算的情况下，可能会遇到性能瓶颈。

官网示例

Three.js应用场景

🔍 3D 可视化：Three.js 可以用于创建各种 3D 可视化应用，如数据可视化、科学可视化、工程可视化等。用户可以通过浏览器在线查看和操作 3D 模型，而无需安装任何插件或额外的软件。

🔍 虚拟现实和增强现实：Three.js 可以用于创建虚拟现实（VR）和增强现实（AR）应用，如游戏、教育、培训、设计等。用户可以通过 VR 设备和 AR 设备在 3D 空间中浏览和操作 3D 模型，获得更加沉浸式的体验。

🔍 动画和特效：Three.js 可以用于创建各种 3D 动画和特效，如电影、电视、游戏、广告等。用户可以通过浏览器在线观看和互动 3D 动画和特效，而无需安装任何插件或额外的软件。

🔍 游戏开发：Three.js 可以用于创建各种 3D 游戏，如角色扮演游戏、射击游戏、策略游戏等。用户可以通过浏览器在线玩 3D 游戏，而无需安装任何插件或额外的软件。

🔍 产品展示和演示：Three.js 可以用于创建各种 3D 产品展示和演示，如家具、汽车、电子产品等。用户可以通过浏览器在线查看和操作 3D 模型，了解产品的外观、性能和功能，提高购买决策的准确性。

🔍 建筑和城市规划：Three.js 可以用于创建各种 3D 建筑和城市规划应用，如房地产开发、城市规划、景观设计等。用户可以通过浏览器在线查看和操作 3D 模型，了解项目的设计理念和实施效果，提高决策的准确性。

Three.js技术名词

3大核心关键模块

🐔 场景（Scene）：

场景是 Three.js 中的一个核心概念，它是所有 3D 对象的容器。场景可以包含几何体、光源、相机等，它们共同构成了一个完整的 3D 世界。在 Three.js 中，场景是通过 THREE.Scene 类来表示的。

🐔 相机（Camera）：

相机是 Three.js 中的另一个核心概念，它负责捕捉 3D 世界中的对象，并将它们渲染到屏幕上。Three.js 提供了多种相机类型，如正交相机（THREE.OrthographicCamera）和透视相机（THREE.PerspectiveCamera），以满足不同的渲染需求。

🐔 渲染器（Renderer）：

渲染器是 Three.js 中的另一个核心概念，它负责将 3D 世界中的对象渲染到屏幕上。Three.js 提供了多种渲染器类型，如 WebGL 渲染器（THREE.WebGLRenderer）和 Canvas 渲染器（THREE.CanvasRenderer），以满足不同的渲染需求。

以下是一个简单的 Three.js 示例，展示了如何创建一个场景、相机和渲染器：

// 创建场景
var scene = new THREE.Scene();

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

// 创建渲染器
var renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
document.body.appendChild(renderer.domElement);

// 渲染场景
function animate() {
    requestAnimationFrame(animate);
    renderer.render(scene, camera);
}
animate();

在这个示例中，我们创建了一个场景、一个透视相机和一个 WebGL 渲染器。然后，我们将渲染器的 DOM 元素添加到页面中，并使用 requestAnimationFrame 函数来实现动画效果。

其他技术关键词

💯 几何体（Geometry）：

几何体是 Three.js 中的一个核心概念，它表示 3D 世界中的物体的形状。Three.js 提供了多种几何体类型，如立方体（THREE.BoxGeometry）、球体（THREE.SphereGeometry）、圆锥体（THREE.ConeGeometry）等。

💯 材质（Material）：

材质是 Three.js 中的一个核心概念，它表示 3D 世界中的物体的表面特性，如颜色、纹理、光照等。Three.js 提供了多种材质类型，如基本材质（THREE.MeshBasicMaterial）、兰伯特材质（THREE.MeshLambertMaterial）、冯氏材质（THREE.MeshPhongMaterial）等。

💯 光源（Light）：

光源是 Three.js 中的一个核心概念，它表示 3D 世界中的光源，可以对物体的表面产生影响。Three.js 提供了多种光源类型，如平行光（THREE.DirectionalLight）、点光源（THREE.PointLight）、聚光灯（THREE.SpotLight）等。

💯 网格（Mesh）：

网格是 Three.js 中的一个核心概念，它表示 3D 世界中的物体，由几何体和材质组成。Three.js 提供了 THREE.Mesh 类来表示网格。

💯 纹理（Texture）：

纹理是 Three.js 中的一个核心概念，它表示 3D 世界中的物体的表面贴图。Three.js 提供了多种纹理类型，如图片纹理（THREE.Texture）、立方体纹理（THREE.CubeTexture）、视频纹理（THREE.VideoTexture）等。

💯 动画（Animation）：

动画是 Three.js 中的一个核心概念，它表示 3D 世界中的物体的运动和变化。Three.js 提供了多种动画类型，如骨骼动画（THREE.Skeleton）、变换动画（THREE.TransformControls）等。

💯 碰撞检测（Collision Detection）：

碰撞检测是 Three.js 中的一个核心概念，它表示 3D 世界中的物体之间的碰撞和接触。Three.js 提供了多种碰撞检测算法，如轴对齐边界框（AABB）、球面边界框（Sphere）等。

以下是一个简单的 Three.js 示例，展示了如何创建一个几何体、材质和网格，并将其添加到场景中：

// 创建几何体
var geometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1);

// 创建材质
var material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0xff0000 });

// 创建网格
var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);

// 将网格添加到场景中
scene.add(mesh);

在这个示例中，我们创建了一个立方体几何体、一个基本材质和一个网格，并将其添加到场景中。然后，我们使用 requestAnimationFrame 函数来实现动画效果。

以上提到的所有关键词和概念，在后续学习过程中，逐个细致学习掌握。加油！！！

表演个小示例

👽 创建 index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>Document</title>
    <!-- 引入初始化样式 -->
    <link rel="stylesheet" href="./reset.css" />
  </head>
  <body>
    <!-- 使用模块化方式引入入口文件 -->
    <script src="./goboy.js" type="module"></script>
    <div id="stage"></div>
    <canvas id="text" width="700" height="200"></canvas>
    <input id="input" type="text" value="GoBoy IS ME"/>
  </body>
</html>

👽 创建 goboy.js

// 导入 THREE 库
import * as THREE from 'three';

// 定义变量
var height,
  width,
  container,
  scene,
  camera,
  renderer,
  particles = [],
  mouseVector = new THREE.Vector3(0, 0, 0),
  mousePos = new THREE.Vector3(0, 0, 0),
  cameraLookAt = new THREE.Vector3(0, 0, 0),
  cameraTarget = new THREE.Vector3(0, 0, 800), // 摄像机的目标位置
  textCanvas,
  textCtx,
  textPixels = [],
  input;

// 粒子的颜色数组
var colors = ['#F7A541', '#F45D4C', '#FA2E59', '#4783c3', '#9c6cb7'];

// 初始化舞台，设置宽度和高度，并添加事件监听器
function initStage() {
  width = window.innerWidth;
  height = window.innerHeight;
  container = document.getElementById('stage');
  window.addEventListener('resize', resize); // 监听窗口大小变化事件
  container.addEventListener('mousemove', mousemove); // 监听鼠标移动事件
}

// 初始化场景
function initScene() {
  scene = new THREE.Scene();
  renderer = new THREE.WebGLRenderer({
    alpha: true, // 设置透明度
    antialias: true // 开启抗锯齿
  });
  renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio); // 设置像素比
  renderer.setSize(width, height); // 设置渲染器大小
  container.appendChild(renderer.domElement); // 将渲染器添加到 DOM 中
}

// 随机生成粒子的初始位置
function randomPos(vector) {
  var radius = width * 3;
  var centerX = 0;
  var centerY = 0;
  var r = width + radius * Math.random();
  var angle = Math.random() * Math.PI * 2;
  vector.x = centerX + r * Math.cos(angle);
  vector.y = centerY + r * Math.sin(angle);
}

// 初始化摄像机
function initCamera() {
  var fieldOfView = 75;
  var aspectRatio = width / height;
  var nearPlane = 1;
  var farPlane = 3000;
  camera = new THREE.PerspectiveCamera(
    fieldOfView,
    aspectRatio,
    nearPlane,
    farPlane
  );
  camera.position.z = 800; // 设置摄像机位置
}

// 创建光源
function createLights() {
  // 创建方向光源
  var shadowLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 2);
  shadowLight.position.set(20, 0, 10);
  shadowLight.castShadow = true; // 投射阴影
  shadowLight.shadowDarkness = 0.01; // 阴影深度
  scene.add(shadowLight);

  // 创建方向光源
  var light = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 0.5);
  light.position.set(-20, 0, 20);
  scene.add(light);

  // 创建方向光源
  var backLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 0.8);
  backLight.position.set(0, 0, -20);
  scene.add(backLight);
}

// 定义粒子构造函数
function Particle() {
  this.vx = Math.random() * 0.05; // x 方向速度
  this.vy = Math.random() * 0.05; // y 方向速度
}

// 粒子的初始化方法
Particle.prototype.init = function(i) {
  var particle = new THREE.Object3D();
  var geometryCore = new THREE.BoxGeometry(20, 20, 20); // 创建几何体
  var materialCore = new THREE.MeshLambertMaterial({
    color: colors[i % colors.length], // 随机选择颜色
    shading: THREE.FlatShading // 设置着色方式
  });
  var box = new THREE.Mesh(geometryCore, materialCore);
  box.geometry.__dirtyVertices = true;
  box.geometry.dynamic = true;
  particle.targetPosition = new THREE.Vector3(
    (textPixels[i].x - width / 2) * 4,
    textPixels[i].y * 5,
    -10 * Math.random() + 20
  );
  particle.position.set(width * 0.5, height * 0.5, -10 * Math.random() + 20);
  randomPos(particle.position);

  // 修改顶点的位置
  var positionAttribute = box.geometry.attributes.position;
  if (positionAttribute) {
    var positions = positionAttribute.array;
    for (var i = 0; i < positions.length; i += 3) {
      positions[i] += -10 + Math.random() * 20;
      positions[i + 1] += -10 + Math.random() * 20;
      positions[i + 2] += -10 + Math.random() * 20;
    }
    positionAttribute.needsUpdate = true;
  } else {
    console.error("Geometry does not have position attribute.");
  }

  particle.add(box);
  this.particle = particle;
};

// 更新粒子的旋转角度
Particle.prototype.updateRotation = function() {
  this.particle.rotation.x += this.vx;
  this.particle.rotation.y += this.vy;
};

// 更新粒子的位置
Particle.prototype.updatePosition = function() {
  this.particle.position.lerp(this.particle.targetPosition, 0.02);
};

// 渲染场景
function render() {
  renderer.render(scene, camera);
}

// 更新粒子状态
function updateParticles() {
  for (var i = 0, l = particles.length; i < l; i++) {
    particles[i].updateRotation();
    particles[i].updatePosition();
  }
}

// 设置粒子的位置
function setParticles() {
  for (var i = 0; i < textPixels.length; i++) {
    if (particles[i]) {
      particles[i].particle.targetPosition.x =
        (textPixels[i].x - width / 2) * 4;
      particles[i].particle.targetPosition.y = textPixels[i].y * 5;
      particles[i].particle.targetPosition.z = -10 * Math.random() + 20;
    } else {
      var p = new Particle();
      p.init(i);
      scene.add(p.particle);
      particles[i] = p;
    }
  }

  for (var i = textPixels.length; i < particles.length; i++) {
    randomPos(particles[i].particle.targetPosition);
  }
}

// 初始化画布
function initCanvas() {
  textCanvas = document.getElementById('text');
  textCanvas.style.width = width + 'px';
  textCanvas.style.height = 200 + 'px';
  textCanvas.width = width;
  textCanvas.height = 200;
  textCtx = textCanvas.getContext('2d');
  textCtx.font = '700 100px Arial';
  textCtx.fillStyle = '#555';
}

// 初始化输入框
function initInput() {
  input = document.getElementById('input');
  input.addEventListener('keyup', updateText);
  input.value = 'GoBoy IS ME';
}

// 更新文本内容
function updateText() {
  var fontSize = width / (input.value.length * 1.3);
  if (fontSize > 120) fontSize = 120;
  textCtx.font = '700 ' + fontSize + 'px Arial';
  textCtx.clearRect(0, 0, width, 200);
  textCtx.textAlign = 'center';
  textCtx.textBaseline = 'middle';
  textCtx.fillText(input.value.toUpperCase(), width / 2, 50);

  var pix = textCtx.getImageData(0, 0, width, 200).data;
  textPixels = [];
  for (var i = pix.length; i >= 0; i -= 4) {
    if (pix[i] != 0) {
      var x = (i / 4) % width;
      var y = Math.floor(Math.floor(i / width) / 4);

      if (x && x % 6 == 0 && y && y % 6 == 0)
        textPixels.push({
          x: x,
          y: 200 - y + -120
        });
    }
  }
  setParticles();
}

// 动画循环
function animate() {
  requestAnimationFrame(animate);
  updateParticles();
  camera.position.lerp(cameraTarget, 0.2);
  camera.lookAt(cameraLookAt);
  render();
}

// 窗口大小变化时的响应函数
function resize() {
  width = window.innerWidth;
  height = window.innerHeight;
  camera.aspect = width / height;
  camera.updateProjectionMatrix();
  renderer.setSize(width, height);

  textCanvas.style.width = width + 'px';
  textCanvas.style.height = 200 + 'px';
  textCanvas.width = width;
  textCanvas.height = 200;
  updateText();
}

// 鼠标移动时的响应函数
function mousemove(e) {
  var x = e.pageX - width / 2;
  var y = e.pageY - height / 2;
  cameraTarget.x = x * -1;
  cameraTarget.y = y;
}

// 初始化舞台
initStage();
// 初始化场景
initScene();
// 初始化画布
initCanvas();
// 初始化摄像机
initCamera();
// 创建光源
createLights();
// 初始化输入框
initInput();
// 开始动画
animate();
// 稍微延迟更新文本内容，以确保初始状态正确显示
setTimeout(function() {
  updateText();
}, 40);

👽 创建 goboy.css

body {
    overflow: hidden;
    background: #A1DBB2;
  }
  
  div, canvas {
    position: absolute;
  }
  
  #text {
    z-index: 200;
    display: none;
  }
  
  input {
    z-index: 400;
    position: absolute;
    text-transform: uppercase;
    width: 90%;
    bottom: 20px;
    background: none;
    outline: none;
    border: none;
    font-size: 30px;
    color: #222;
    font-weight: bold;
    text-align: center;
    border-bottom: 1px solid #333;
    left: 5%;
  }

👽 展示效果

Three.js相关资料官网

Three.js官网：https://threejs.org/
threejs.org 中文文档：https://threejs.org/docs/index.html#manual/zh/introduction/Creating-a-scene
threejs.org 官方教程：https://threejs.org/manual/
Three.js Github：https://github.com/mrdoob/three.js
webgl3d.cn Three.js教程：http://www.webgl3d.cn/

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