Threejs快速入门教程.docx
- 文档编号:2414393
- 上传时间:2023-05-03
- 格式:DOCX
- 页数:7
- 大小:19.14KB
Threejs快速入门教程.docx
《Threejs快速入门教程.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Threejs快速入门教程.docx(7页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
Threejs快速入门教程
Three.js快速入门教程
引言
本文主要是讲解Three.js的相关概念,帮助读者对Three.js以及相关知识形成比较完整的理解。
近年来web得到了快速的发展。
随着HTML5的普及,网页的表现能力越来越强大。
网页上已经可以做出很多复杂的动画,精美的效果。
但是,人总是贪的。
那么,在此之上还能做什么呢?
其中一种就是通过WebGL在网页中绘制高性能的3D图形。
OpenGL,WebGL到Three.js
OpenGL大概许多人都有所耳闻,它是最常用的跨平台图形库。
WebGL是基于OpenGL设计的面向web的图形标准,提供了一系列JavaScriptAPI,通过这些API进行图形渲染将得以利用图形硬件从而获得较高性能。
而Three.js是通过对WebGL接口的封装与简化而形成的一个易用的图形库。
简单点的说法:
WebGL可以看成是浏览器给我们提供的接口,在javascript中可以直接用这些API进行3D图形的绘制;而Three.js就是在这些接口上又帮我们封装得更好用一些。
WebGL与Three.js对比
既然有了WebGL,我们为什么还需要Three.js?
这是因为WebGL门槛相对较高,需要相对较多的数学知识。
虽然WebGL提供的是面向前端的API,但本质上WebGL跟前端开发完全是两个不同的方向,知识的重叠很少。
相关性只是他们都在web平台上,都是用javascript而已。
一个前端程序员或许还熟悉解析几何,但是还熟悉线性代数的应该寥寥无几了(比如求个逆转置矩阵试试?
),更何况使用中强调矩阵运算中的物理意义,这在教学中也是比较缺失的。
因此,前端工程师想要短时间上手WebGL还是挺有难度的。
于是,Three.js对WebGL提供的接口进行了非常好的封装,简化了很多细节,大大降低了学习成本。
并且,几乎没有损失WebGL的灵活性。
因此,从Three.js入手是值得推荐的,这可以让你在较短的学习后就能面对大部分需求场景。
Three.js的学习问题
Three.js的入门是相对简单的,但是当我们真的去学的时候,会发现一个很尴尬的问题:
相关的学习资料很少。
通常这种流行的库都有很完善的文档,很多时候跟着官方的文档或官方的入门教程学习就是最好的路线。
但Three不是的,它的文档对初学者来说太过简明扼要。
不过官方提供了非常丰富的examples,几乎所有你需要的用法都在某个example中有所体现。
但这些example不太适合用来入门,倒是适合入门之后的进一步学习。
这里推荐一些相对较好的教程:
Three.js入门指南
这是一份很好的Three.js轻量级入门教程,作者文笔很好,基础知识讲解得简明易懂。
Three.js开发指南(第一版中文版)
LearningThree.js-SecondEdition
LearningThree.js:
TheJavaScript3DLibraryforWebGL是现在不多的也是最好的Three.js入门书,比较全面地讲解了Three.js的各种功能。
如果有能力的话,建议阅读英文版第二版,出版于2015年,与现在的Three.js区别很小。
中文版翻译自出版于2012年的原书第一版,大部分概念是适用的,但很多细节已经有所改变。
Three.js入门教程
这是对国外一份教程的翻译,一共六篇文章。
讲解不多,更多的是展示各个基本功能怎么用。
更适合有一些图形基础的同学。
当然,实际的学习过程中这些资料肯定是不太够的,遇到问题还是要自己去查资料。
不过这里要提醒一下,Three.js的更新是相当频繁的,现在是r80版本,自2010年4月发布r1以来,这已经是第72个版本了(中间有的版本号跳过了)。
因此,在网上找到的资料有些可能是不适合当前版本的,需要注意甄别(前面推荐的资料也都或多或少存在这样的问题)。
Three.js中的一些概念
要在屏幕上展示3D图形,思路大体上都是这样的:
构建一个三维空间
Three中称之为场景(Scene)选择一个观察点,并确定观察方向/角度等
Three中称之为相机(Camera)在场景中添加供观察的物体
Three中的物体有很多种,包括Mesh,Line,Points等,它们都继承自Object3D类将观察到的场景渲染到屏幕上的指定区域
Three中使用Renderer完成这一工作
下面来具体看一看Three中的这些概念。
Scene
场景是所有物体的容器,也对应着我们创建的三维世界。
Camera坐标系
Camera是三维世界中的观察者,为了观察这个世界,首先我们要描述空间中的位置。
Three中使用采用常见的右手坐标系定位。
三维投影
Three中的相机有两种,分别是正投影相机THREE.OrthographicCamera和透视投影相机THREE.PerspectiveCamera。
正交投影与透视投影的区别如上图所示,左图是正交投影,物体发出的光平行地投射到屏幕上,远近的方块都是一样大的;右图是透视投影,近大远小,符合我们平时看东西的感觉。
维基百科:
三维投影
正交投影相机
注:
图中的”视点”对应着Three中的Camera。
这里补充一个视景体的概念:
视景体是一个几何体,只有视景体内的物体才会被我们看到,视景体之外的物体将被裁剪掉。
这是为了去除不必要的运算。
正交投影相机的视景体是一个长方体,OrthographicCamera的构造函数是这样的:
OrthographicCamera(left,right,top,bottom,near,far)
Camera本身可以看作是一个点,left则表示左平面在左右方向上与Camera的距离。
另外几个参数同理。
于是六个参数分别定义了视景体六个面的位置。
可以近似地认为,视景体里的物体平行投影到近平面上,然后近平面上的图像被渲染到屏幕上。
透视投影相机
透视投影相机的视景体是个四棱台,它的构造函数是这样的:
PerspectiveCamera(fov,aspect,near,far)
fov对应着图中的视角,是上下两面的夹角。
aspect是近平面的宽高比。
在加上近平面距离near,远平面距离far,就可以唯一确定这个视景体了。
透视投影相机很符合我们通常的看东西的感觉,因此大多数情况下我们都是用透视投影相机展示3D效果。
Objects
有了相机,总要看点什么吧?
在场景中添加一些物体吧。
Three中供显示的物体有很多,它们都继承自Object3D类,这里我们主要看一下Mesh和Points两种。
Mesh
我们都知道,计算机的世界里,一条弧线是由有限个点构成的有限条线段连接得到的。
线段很多时,看起来就是一条平滑的弧线了。
计算机中的三维模型也是类似的,普遍的做法是用三角形组成的网格来描述,我们把这种模型称之为Mesh模型。
这是那只著名的斯坦福兔子。
它在3D图形中的地位与数字图像处理领域中著名的lena是类似的。
看这只兔子,随着三角形数量的增加,它的表面越来越平滑/准确。
在Three中,Mesh的构造函数是这样的:
Mesh(geometry,material)
geometry是它的形状,material是它的材质。
不止是Mesh,创建很多物体都要用到这两个属性。
下面我们来看看这两个重要的属性。
Geometry
Geometry,形状,相当直观。
Geometry通过存储模型用到的点集和点间关系(哪些点构成一个三角形)来达到描述物体形状的目的。
Three提供了立方体(其实是长方体)、平面(其实是长方形)、球体、圆形、圆柱、圆台等许多基本形状;
你也可以通过自己定义每个点的位置来构造形状;
对于比较复杂的形状,我们还可以通过外部的模型文件导入。
Material
Material,材质,这就没有形状那么直观了。
材质其实是物体表面除了形状以为所有可视属性的集合,例如色彩、纹理、光滑度、透明度、反射率、折射率、发光度。
这里讲一下材质(Material)、贴图(Map)和纹理(Texture)的关系。
材质上面已经提到了,它包括了贴图以及其它。
贴图其实是‘贴'和‘图',它包括了图片和图片应当贴到什么位置。
纹理嘛,其实就是‘图'了。
Three提供了多种材质可供选择,能够自由地选择漫反射/镜面反射等材质。
Points
讲完了Mesh,我们来看看另一种Object——Points。
Points其实就是一堆点的集合,它在之前很长时间都被称为ParticleSystem(粒子系统),r68版本时更名为PointCloud,r72版本时才更名为Points。
更名主要是因为,Mr.doob认为,粒子系统应当是包括粒子和相关的物理特性的处理的一套完整体系,而Three中的Points简单得多。
因此最终这个类被命名为Points。
Points能够用来实现的典型效果是这样的:
官方example
Light
神说:
要有光!
光影效果是让画面丰富的重要因素。
Three提供了包括环境光AmbientLight、点光源PointLight、聚光灯SpotLight、方向光DirectionalLight、半球光HemisphereLight等多种光源。
只要在场景中添加需要的光源就好了。
Renderer
在场景中建立了各种物体,也有了光,还有观察物体的相机,是时候把看到的东西渲染到屏幕上了。
这就是Render做的事情了。
Renderer绑定一个canvas对象,并可以设置大小,默认背景颜色等属性。
调用Renderer的render函数,传入scene和camera,就可以把图像渲染到canvas中了。
让画面动起来
现在,一个静态的画面已经可以得到了,怎么才能让它动起来?
很简单的想法,改变场景中object的位置啊角度啊各种属性,然后重新调用render函数渲染就好了。
那么重新渲染的时机怎么确定?
HTML5为我们提供了requestAnimFrame,它会自动在每次页面重绘前调用传入的函数。
如果我们一开始这样渲染:
1234functionrender(){renderer.render(scene,camera);}
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- Threejs 快速 入门教程