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sanshizi
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如何学习Three.JS 3D引擎

 
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我已经用Three.js做了些小实验,这是一个比较伟大的引擎,你只需要为浏览器的不支持而头疼。你可以用它来创建摄像机(cameras),对象,(objects), 光照(lights), 材质(materials) 等等。你还可以选择渲染器,Three.js提供了多种渲染方式,如果你想让你的网页支持HTML5你也可以选择使用canvas来渲染,也可以使用WebGL或者SVG来进行渲染。Threejs是开源框架,你如果感兴趣你也可以参与开发。但是现在我只是用这个引擎,也只是把它当作一种小工具。在这里我也给大家演示一下如何学习ThreeJS的基础知识。

   对于ThreeJS的粉丝这是一片很基础的文章,但是对于新手这将很快的使你了解ThreeJS,通常你需要结合大量的实例来分析demo才可以明白。如果你有问题可以直接在mrdoob的论坛上发布, asking questions via GitHub.他会给你做出回答和解决的。如果你有很深奥和着急的问题你也可以发邮件给他们 Mr. doobAlteredQualia 都会帮组你的。

 

1:基础

  首先我假设你是个有一定基础的3D开发者,并且你可以熟练的掌握和合理的运用javascript语法。如果你没有上述两点那么你需要学习学习,也许你会觉得非常的有趣的。不过javascript确实有点混乱,容易被人头疼。

在我们目前的3D世界当中至少包括以下几点基础的东西,我会给大家一一介绍。

 一: 一个场景

二: 一个渲染器

三: 一个摄像机

四: 一个对象或者至少两个材质

当然你也可以做很多的东西,很多非常疯狂的东西,只要很有足够的想象力,那么就开始你的3D开发,做出很多很炫的WebGL作品吧。

2: 支持

 开发WebGL需要浏览器的大力支持,google的chrome是我在做demo的时候常用的浏览器,个人感觉还是不错的。支持webgl的渲染并且在javascript上速度还是不错的还有一些潜在的javascript引擎。Chrome全部支持canvas,webgl,svg这一块。火狐个人觉得排名第二那么google就肯定第一了,并且是火狐4的版本。火狐的javascript引擎似乎还是比google的chrome慢些,但是在渲染的支持上还是很强的。Opear和Safari也支持webgl,但是他们当前的版本只支持canvas渲染,IE9也只支持canvas渲染,到目前为止还没有听到微软说全面支持webgl的消息,担忧啊。

3:设置场景(Scene)

这一步我想你肯定已经选好了一个可以渲染WebGL的浏览器了,并且选好了你要使用的渲染方式了canvas,因为canvas还是比较标准些。Canvas不只是支持WebGL,还有更多的支持。不过,WebGL运行在你cpu的图形卡上,这样就意味着你的cpu可以专心的做别的事,而不需要为webgl渲染而担心,这就叫做硬件加速渲染。

 无论你选择什么样的渲染机制,但是你需要记住的就是javascript需要很好的优化性能,因为3D对于浏览器来说还是很大的渲染,所以在你的javascript代码中尽量减少浏览器的压力,优化优化再优化你的javascript代码。

 那么这样的话,你可以下载you have downloadedThreeJS的多有js文件在你的电脑中,那么先看看如何着手建立一个Threejs的场景,看下面代码行:

JavaScript Code复制内容到剪贴板
  1. // set the scene size  
  2. var WIDTH = 400,  
  3.     HEIGHT = 300;  
  4.   
  5. // 设置相机的属性s  
  6. var VIEW_ANGLE = 45,  
  7.     ASPECT = WIDTH / HEIGHT,  
  8.     NEAR = 0.1,  
  9.     FAR = 10000;  
  10.   
  11. // 得到dom的元素  
  12. // - 假设我们有jquery的开发经验  
  13. var $container = $('#container');  
  14.   
  15. // 创建一个WebGL的渲染器和摄像机和一个场景  
  16.   
  17. var renderer = new THREE.WebGLRenderer();  
  18. var camera = new THREE.Camera(  VIEW_ANGLE,  
  19.                                 ASPECT,  
  20.                                 NEAR,  
  21.                                 FAR  );  
  22. var scene = new THREE.Scene();  
  23.   
  24. // 摄像机从 0,0,0开始 ,因此默认原点,需要时回滚  
  25.   
  26. //设置摄像机z坐标位置距离原点向外300  
  27. camera.position.z = 300;  
  28.   
  29. // 开始渲染  
  30. renderer.setSize(WIDTH, HEIGHT);  
  31.   
  32. // 加载dom的元素  
  33. $container.append(renderer.domElement);  

看起来挺简单的,不是很难。

4:做一个网格模型

   现在我们有一个场景,一个摄像机,一个渲染器,但是我们需要画一个实体。实际上Three.js可以加载很多格式的3D文件,你的模型文件可以来自Blender,Maya,Chinema4D,3DMax等等。现在我们要做的是一个网格的元素,相对比较基础的东西(球体)Spheres, (飞机)Planes,(立方体) Cubes , (圆柱体)Cylinders。Three.js创建这些物体会非常的容易。

JavaScript Code复制内容到剪贴板
  1. //定义球体  
  2. var radius = 50, segments = 16, rings = 16;  
  3.   
  4. // 创建一个新的网格球体几何学 -  
  5. // 在下一节我们将要涉及到sphereMaterial   
  6. var sphere = new THREE.Mesh(  
  7.    new Sphere(radius, segments, rings),  
  8.    sphereMaterial);  
  9.   
  10. // 添加球体到场景  
  11. scene.addChild(sphere);  

好了!但是我们的这个球体没有材质。在代码中我们使用了一个变量sphereMaterial,但是我们还没有对他进行定义。首先我们需要做的是对球体的材质进行描述。

5:材质(Materials)

 毫无疑问这在Three.Js中是很重要的一部分,因为Three.js可以让你很方便的实现你的网格效果。

   1:不发光

   2:发光

   3:多面

还有很多很多,现在我只介绍这些,剩下的由你自己去发现。但是你必须写在WebGL的着色器上,着色器是一个很庞大的东西,但是你可以使用GLSL(OpenGL的着色语言)。这就需要你用数学来实现模拟的灯光,这样会很复杂。但是多亏了Three.js,你可以不需要在做那样的数学计算了,如果你想写关于阴影的那么你可以使用MeshShaderMaterial来实现,所以这是一个很活泛的设置。

JavaScript Code复制内容到剪贴板
  1. // 创建一个球体的材质  
  2. var sphereMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial(  
  3. {  
  4.     color: 0xCC0000  
  5. });  

你也可以创建一个其他的材质,除了颜色,比如平滑或者环境的地图。你可以看看这个页面check out the Wiki page,看看你还可以创建什么材质,实际上任何一个引擎都会提供给你的。

6:灯(Lights)

如果你按照上面的实现,那么你现在可以看到一个空色的圆球。但是我们现在有材质却没有光,Three.js默认的是全环境的光,那么我们需要把这些光修理的好点。

JavaScript Code复制内容到剪贴板
  1. // 创建一个光的源点  
  2. var pointLight = new THREE.PointLight( 0xFFFFFF );  
  3.   
  4. // 设置光源点位置  
  5. pointLight.position.x = 10;  
  6. pointLight.position.y = 50;  
  7. pointLight.position.z = 130;  
  8.   
  9. // 添加到场景  
  10. scene.addLight(pointLight);  

7:循环渲染

现在我们大概算是有一些渲染了,但是我们需要这样做:

JavaScript Code复制内容到剪贴板
  1. // 绘画!  
  2. renderer.render(scene, camera);  

我们渲染但不一定只是一次,所以如果你想循环渲染,那么你就需要好好的利用requestAnimationFrame这个js类,这是在浏览器中处理动画迄今为止最先进的js代码,但是到目前为止还不是完全支持,所以推介你看看 Paul Irish's shim.。

JavaScript Code复制内容到剪贴板
  1. // 设置回滚时间  
  2. window.requestAnimFrame = (function(){  
  3.   return  window.requestAnimationFrame       ||  
  4.           window.webkitRequestAnimationFrame ||  
  5.           window.mozRequestAnimationFrame    ||  
  6.           window.oRequestAnimationFrame      ||  
  7.           window.msRequestAnimationFrame     ||  
  8.           function(/* function */ callback, /* DOMElement */ element){  
  9.             window.setTimeout(callback, 1000 / 60);  
  10.           };  
  11. })();  
  12.   
  13. // 插入setInterval(render, 16) ....  
  14. (function animloop(){  
  15.   render();  
  16.   requestAnimFrame(animloop, element);  
  17. })();  

代码:

JavaScript Code复制内容到剪贴板
  1. // requestAnim shim layer by Paul Irish  
  2.     window.requestAnimFrame = (function(){  
  3.       return  window.requestAnimationFrame       ||  
  4.               window.webkitRequestAnimationFrame ||  
  5.               window.mozRequestAnimationFrame    ||  
  6.               window.oRequestAnimationFrame      ||  
  7.               window.msRequestAnimationFrame     ||  
  8.               function(/* function */ callback, /* DOMElement */ element){  
  9.                 window.setTimeout(callback, 1000 / 60);  
  10.               };  
  11.     })();  
  12.    
  13.    
  14. // example code from mr doob : http://mrdoob.com/lab/javascript/requestanimationframe/  
  15.    
  16. var canvas, context;  
  17.    
  18. init();  
  19. animate();  
  20.    
  21. function init() {  
  22.    
  23.     canvas = document.createElement( 'canvas' );  
  24.     canvas.width = 256;  
  25.     canvas.height = 256;  
  26.    
  27.     context = canvas.getContext( '2d' );  
  28.    
  29.     document.body.appendChild( canvas );  
  30.    
  31. }  
  32.    
  33. function animate() {  
  34.     requestAnimFrame( animate );  
  35.     draw();  
  36.    
  37. }  
  38.    
  39. function draw() {  
  40.    
  41.     var time = new Date().getTime() * 0.002;  
  42.     var x = Math.sin( time ) * 96 + 128;  
  43.     var y = Math.cos( time * 0.9 ) * 96 + 128;  
  44.    
  45.     context.fillStyle = 'rgb(245,245,245)';  
  46.     context.fillRect( 0, 0, 255, 255 );  
  47.    
  48.     context.fillStyle = 'rgb(255,0,0)';  
  49.     context.beginPath();  
  50.     context.arc( x, y, 10, 0, Math.PI * 2, true );  
  51.     context.closePath();  
  52.     context.fill();  
  53.    
  54. }  

8常见的对象的特性

如果你花时间看代码的话,你会看到很多Three.js继承的Object3D的对象,这是一个很基础的对象,包含很多非常有用的特征,位置,旋转,大小的信息。特别的是我们的网格也是继承与Object3D,他加了自己的一些特性:材质和几何。

你想知道为什么我会说到这里,那么你想画一个球体在你的web上什么都不做吗?这些特征的存在值得你去研究,因为他们允许你去操作潜在的材质和网格划分。

JavaScript Code复制内容到剪贴板
  1. // 几何球面  
  2. sphere.geometry  
  3.   
  4. // 包含顶点和面  
  5. sphere.geometry.vertices // 数组  
  6. sphere.geometry.faces // 以数组形式  
  7.   
  8. // 位置  
  9. sphere.position // 包括x,y,z三个属性  
  10. sphere.rotation // 包括x,y,z三个属性  
  11. sphere.scale // 包括x,y,z三个属性  

9:一个小的更改

 在顶点这里我们需要做个更改,你尝试更改你的顶点数据,但是你会发现你的渲染一点没有改变,这是为什么呢?因为Three.js是一向很复杂的优化,你只需要更换其中的一个方法就可以,

JavaScript Code复制内容到剪贴板
  1. // 改变顶点  
  2. sphere.geometry.__dirtyVertices = true;  
  3.   
  4. // 改变法线  
  5. sphere.geometry.__dirtyNormals = true;  

其实还有很多,但是这两个是我发现最重要的,你会发现只改变这个就省去很多不必要的计算。

结论:

我想你已经大致了解这个关于Three.js的简单介绍了,你可以自己动手尝试做些实例了,你会发现3D在网页中也是非常有趣的。Three.js为你解决了很多头疼的问题,你就可以做出很酷的效果了。

      你可以看看这里wrapped up the source code 的文章,对你会有很大的帮组的,

 

 
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