【带着canvas去流浪(11)】Three.js入门学习笔记

示例代码托管在:http://www.github.com/dashnowords/blogs

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一. 资料推荐及建议

1.官方文档

很详细,但是API部分单独理解也很难,属于工具书。官方github仓库里提供了海量的插件和demo页面。

2.在CSDN上找到的一个【Three.js系列博文】

内容相当全,包括了three.js的基本知识,官方仓库的实例说明,插件说明等等,是笔者学习的主线。

3.上面的内容最好是做个大作业实践一下

4.想要学习底层知识的话,需要学习的资料是线性代数WebGL编程指南

二. Three.js中的基本概念

官方文档中的新手示例过于简单,所以本节对Three.js中的概念进行一些补充描述:

  • 客观三要素:场景Scene,相机Camera,渲染器Renderer

    具体用法可以看官方文档的【新手示例Demo】

  • 光照Light

    THREE.js提供了点光源,射线光源,平行光,环境光的等多种光源来模拟光。

  • 几何模型Geometry

    生成实体的第一步是要建立几何模型geometryTHREE.js根据构建数据的数据类型将几何模型分为GeometryBufferGeometry两个大类,每种内置类型都可以使用其中任何一种来实现,BufferGeometry基于定型数组运作,使用起来要求更严格也更复杂,但性能相对更好。THREE.js中内置了包含立方体,球体,多面体数十种常见的几何体,也可以将canvas绘制的平面图形拉伸成为实体。

  • 材质Material

    第二步是为实体选择材质material,材质是描述几何体表面对于光照的表现的,是像金属表面那种高光,还是像粗糙表面那样会对光进行漫反射的,几何体的不同表面也可以选择不同的材质。材质material需要和贴图texture的合理搭配才能使最终的实体效果更加逼真,比如你给一个立方体选择了镜面反射的材料,但是又贴了砖头墙面的纹理,最终效果就会很诡异。

  • 贴图纹理Texture

    第三步是为实体选择贴图纹理texture,纹理通常是通过引入图片来生成,通过贴图可以让几何体呈现为它所代表的实体模型,比如一个球体,你贴上足球的纹理,它就是足球,贴上篮球纹理,把周围环境作为贴图贴在它表面,它就是水晶球。texture通常是在material实例化时通过指定map参数来关联的。

  • 实体Object

    大多数博文的示例中只使用到了Mesh(网格实体)这一种类型的实体模型,实际上THREE.js中还提供了Points(粒子点集实体),Line(线性实体),Skeleton(骨骼动画实体)等等多种抽象实体模型来构建模型。实体的实例化依赖于geometry几何模型实例和material材料实例,最终调用场景的add方法将实体实例添加进场景中,实体就可以被渲染器renderer渲染出来。

  • 动画的更新

    动画的更新实际上和二维动画是一样的,也是通过requestAnimationFrame和逐帧动画来实现的。

三.重点笔记

  • webGL中的世界坐标是以屏幕中心为原点(0,0,0)的,面对屏幕时,右为正X,上为正Y,指向屏幕外为正Z。

  • dat.GUI是个非常棒的动态调试工具,官方仓库地址:https://github.com/dataarts/dat.gui

  • THREE.CameraHelper类可以生成相机视锥辅助线,非常有用。

  • 常见材质的区别如下:MeshLambertMaterial材质适合表现漫反射表面MeshStandardMaterialMeshPhongMaterial适合表现镜面反射表面,MeshBasicMaterial是不响应光照的基本材质。

  • THREE.PointLight是真正的点光源,THREE.SpotLight是射线光源

  • flyControls控件相当于为相机实现第一人称视角,玩过CS的应该都懂。

  • 材质的基本定义:

  • 生成网格实例时传入wireframe:true即可以网格形式展示几何体。

  • THREE.LatheGeometry相当于三维建模软件中的“根据样条曲线生成回转体”,构造函数的参数中没有回转轴,此处官方文档中有说明:车削是绕着Y轴来进行旋转的。

  • THREE.shapeGeometry,THREE.ExtrudeGeometry等一类由平面生成3D实体的模型,感兴趣的可以尝试一下三维建模软件solidworks,完全是一个路数,对理解这些抽象几何实体很有帮助。

  • 三维的动画和二维动画的原理没什么区别,都是通过逐帧动画实现的。

  • AnimationMixer是场景中特定对象的动画播放器,场景中有多个独立动画时,可以为每一个对象使用一个AnimationMixer

  • 变形动画的实现过程:获得animationMixer实例,获得clip实例,获得action实例,最后调用action.setDuration().play()开启动画播放。

  • morphskeleton动画对比,morph文件更大加载更慢,但实际在网页上计算量更小;骨骼动画文件更小,当在网页上运行时需要进行更多计算。

  • 反光表面是通过材质实例化时修改envMap属性实现的。

  • 舞台背景scene.background是可以设置贴图纹理的。

  • 调整贴图的

四.补充示例

第15节-关于物体阴影

后来发现这个问题在第27节有说明。

许多demo都无法生成投影,投影不仅需要设置光线和物体的castShadow = true ,receiveShadow = true,同时需要选择能够响应光线的材质,另外,阴影需要独立的相机去拍,默认是一个正交相机,需要正确调整其参数才能够显示阴影,参数配置错误时可能会显示一半阴影或者马赛克黑区:

//初始化灯光
function initLight(color) {
  //添加环境光
  ambientLight = new THREE.AmbientLight(0x404040)
  scene.add(ambientLight);

  //添加平衡光
  light = new THREE.DirectionalLight( 0xffffff );
  light.castShadow = true;
  light.shadow.camera.near = 0.1;    // default
  light.shadow.camera.far = 1000;     // default
  light.shadow.camera.left= -5;     // default
  light.shadow.camera.top= 10;     // default
  light.position.set(60,30,0);
  scene.add(light);
}

另外,可以通过开启相机辅助功能查看阴影相机的视锥,并配合dat.GUI等其他工具进行调节:

  shadowCameraHelper = new THREE.CameraHelper( light.shadow.camera );
  scene.add(shadowCameraHelper);

第46节-关于将svg拉伸为实体

原文中提到的transformSVGPathExposed函数和官方代码仓lib里的脚本已经找不到了,新版的官方文档中已经听过了SVGLoader来完成svgshape的转换,具体用法可参考SVGLoader文档 ,官方仓库的example中提供了webgl_loader_svg.html示例文件,我们在其中稍作改动,将转换后的shape作为参数来得到拉伸体实例THREE.ExtrudeGeometry,就可以看到读入的svg被拉伸了:

第58节-重点:用THREE.Raycaster实现交互

这里很重要,是3D模型能响应用户交互行为的关键。后文的第101节也有这部分知识的说明

官方文档中已经提供了示例代码,平面坐标到3D坐标转换的部分如果不明白,可以看这篇博文ThreeJS中的点击与交互——Raycaster的用法,笔者也提供了示例demo供参考。

第85节:用morphTargetInfluences实现动画(简称Morph动画)

关于Morph动画的基本原理摘抄如下(原文链接):

The value is a scalar that determines the effect of a morph target. A morph target is another list of verticies (same length) that go along side the original list of verticies. Say we have a list of size 2 (a line),
var list1 = [0.1, -0.2]
and a morph target:
var list2 = [0.2, -0.3]
the scalar value is used like so:
finalVertexPosition = list1[0] + (list2[0] * scalar);

使用时需要在Geometry实例构造函数的配置项中开启morphTargets: true,目标几何体的点集vertices相当于上面的list1,存放在目标集合体geometry实例morphTargets数组中的向量相当于上面的list2(它可以存放多个),而每一个morphTargets中的变形向量对原物体的影响系数存放在morphTargetInfluences数组中,取值为-1~1,相当于上面的scalar,通过连续改变morphTargetInfluences的值就可以实现变形动画,morphTargetInfluencesmesh实例的属性而不是 geometry的属性。

第101节:3D世界坐标求平面坐标

文中提及的localToWorld方法实际上继承自Object3D这个父类,当前版本的方法签名是:

Object3D.localToWorld(target:THREE.Vector3):target

也就是说调用的时候需要传一个空的Vector3实例,然后结果会被填充在里面,文中那种无参调用的模式会报错。其他的按照原文的方法就可以反求二维空间的坐标了。

posted @ 2019-07-13 22:50  大史不说话  阅读(397)  评论(0编辑  收藏