作者：前端藏經(jīng)閣

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WebGL

簡介：WebGL（全寫Web Graphics Library）是一種3D繪圖協(xié)議，這種繪圖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許把JavaScript和OpenGL ES 2.0（OpenGL for Embedded Systems，OpenGL嵌入式版本，針對手機(jī)、游戲機(jī)等設(shè)備相對較輕量級的版本）結(jié)合在一起，通過增加OpenGL ES 2.0的一個JavaScript綁定，WebGL可以為HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染，這樣Web開發(fā)人員就可以借助系統(tǒng)顯卡來在瀏覽器里更流暢地展示3D場景和模型了，還能創(chuàng)建復(fù)雜的導(dǎo)航和數(shù)據(jù)視覺化。

three.js

簡介：Three.js是WebGL的JavaScript 3D庫，其對WebGL提供的接口進(jìn)行了非常好的封裝，簡化了很多細(xì)節(jié)，大大降低了學(xué)習(xí)成本，成為前端開發(fā)者完成3D繪圖的得力工具。

three.js官方文檔 ：threejs.org/

three.js中文文檔 ： https://techbrood.com/threejs/docs/

Three.js整體認(rèn)知（附：Three.js功能概覽）

一、threejs三大組件（場景-scene，相機(jī)-camera，渲染器-renderer）

場景（Scenes）

場景是所有物體的容器，場景只有一種。

場景的構(gòu)造函數(shù)是：

var scene = new THERR.Scene()復(fù)制代碼

Fog（線性霧）：

scene.fog = new THREE.Fog(0xcce0ff, 10, 500)復(fù)制代碼

照相機(jī)（Cameras）

定義了三維空間到二維屏幕的投影方式，投影方式主要分為正交投影和透視投影。

1.正交投影：正交投影照相機(jī)獲得的結(jié)果對于在三維空間內(nèi)平行的線，投影到二維空間中也一定是平行的。

2.透視投影：透視投影照相機(jī)獲得的結(jié)果是類似人眼在真實(shí)世界中看到的有“近大遠(yuǎn)小”的效果。

一般說來，對于制圖、建模軟件通常使用正交投影，這樣不會因?yàn)橥队岸淖兾矬w比例；而對于其他大多數(shù)應(yīng)用，通常使用透視投影，因?yàn)檫@更接近人眼的觀察效果，以下詳細(xì)介紹透視投影。

透視投影照相機(jī)（Perspective Camera）的構(gòu)造函數(shù)是：

var camera = new THREE.PerspectiveCamera(fov, aspect, near, far)復(fù)制代碼

讓我們通過一張透視照相機(jī)投影的圖來了解這些參數(shù)。

透視圖中，灰色的部分是視景體，是可能被渲染的物體所在的區(qū)域，在該視景體以外的物體將不會被渲染。

fov是視景體豎直方向上的張角（是角度制而非弧度制），如側(cè)視圖所示。

aspect等于width / height，是照相機(jī)水平方向和豎直方向長度的比值，通常設(shè)為Canvas的橫縱比例。

near照相機(jī)到視景體最近的距離，為正值。

far照相機(jī)到視景體最遠(yuǎn)的距離，為正值。

渲染器（Renderers）

渲染器的作用就是將相機(jī)拍攝出的畫面在瀏覽器中呈現(xiàn)出來。渲染器決定了渲染的結(jié)果應(yīng)該畫在頁面的什么元素上面，并且以怎樣的方式來繪制。three.js中有很多種類的渲染器，例如webGLRenderer、canvasRenderer、SVGRenderer，通常使用的是webGLRenderer渲染器。 webGLRenderer渲染器的構(gòu)造函數(shù)是：

renderer = new THERR.WebGLRenderer()復(fù)制代碼

創(chuàng)建完渲染器之后，需要調(diào)用render方法將之前創(chuàng)建好的場景和相機(jī)相結(jié)合從而渲染出來，即調(diào)用渲染器的render方法：

renderer.render(scene,camera)復(fù)制代碼

了解了three.js完成3D繪圖的三大要素之后，便可以在頁面中創(chuàng)建場景，并利用相機(jī)將場景渲染到網(wǎng)頁上。

首先需要下載three.js庫，并引用到自己的代碼中，以下為三種引入方式，選擇合適的方式在自己的項(xiàng)目中。

<script src="lib/three.js"></script> //ES5const THREE=require（'three'） //CommonJS/AMDimport * as THREE from 'three' //ES6復(fù)制代碼

// 創(chuàng)建場景var scene = new THREE.Scene(); // 創(chuàng)建透視相機(jī)var camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth/window.innerHeight, 0.1, 1000); // 創(chuàng)建一個 WebGL 渲染器var renderer = new THREE.WebGLRenderer({ alpha: true,// 默認(rèn)情況下為黑色場景，此處設(shè)置為透明（即白色場景）}); // 設(shè)置渲染器為全屏renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); // 添加到網(wǎng)頁中document.body.appendChild(renderer.domElement);復(fù)制代碼

完成上述各個步驟之后，我們在網(wǎng)頁上看到的只有一塊靜態(tài)的白色場景，看不到任何東西，接下來通過一些基礎(chǔ)圖像的學(xué)習(xí)和了解，以呈現(xiàn)一些圖形效果。

二、圖像的表示

繪制的前期準(zhǔn)備工作已經(jīng)做完，接下來要做的就是把想要繪制的物體添加到場景中。在計算機(jī)世界中，3D世界是由點(diǎn)組成，兩個點(diǎn)能夠組成一條直線，三個不在一條直線上的點(diǎn)就能夠組成一個三角面片，無數(shù)個三角面片就能夠組成各種各樣形狀的物體，通常把這種網(wǎng)格模型叫做Mesh模型。Mesh模型是三維開發(fā)中使用的最為廣泛的型。

Geometries（幾何圖形）

three.js給出了很多方法去生成固定的網(wǎng)格形狀，比如長方體（BoxGeometry）、球體（SphereGeometry）、圓形（CircleGeometry）等等。還有根據(jù)具體坐標(biāo)生成具體形狀的方法，可以借助第三方建模軟件（SketchUp）建模之后導(dǎo)入，目前支持的模型格式有.obj（最常用）,.dae，.ctm，.ply，.stl，.wrl，.vtk等。Three.js有一系列支持外部導(dǎo)入文件的函數(shù)，是在three.js庫之外的，使用前需要單獨(dú)下載。（例如：OrbitControls-控制器、OBJLoader-加載.obj 文件、MTLLoader-加載.mtl文件）。

Materials（材質(zhì)）

three.js給出了很多種直接生成材質(zhì)的方法，其中比較常用的有MeshBasicMaterial（對光照無感，給幾何體一種簡單的顏色或顯示線框），MeshLambertMaterial（對光照有反應(yīng)，無光源則不會顯示，用于創(chuàng)建暗淡的不發(fā)光的物體）、MeshPhongMaterial（對光照有反應(yīng)，無光源不會顯示，用于創(chuàng)建金屬類米昂涼的物體）等等。物體之所以能被人眼看見，一種是它自身的材料就能發(fā)光，不需要借助外界光源；另一種是自身材料不發(fā)光，需要反射環(huán)境中的光。對于自身不發(fā)光的物體，需要個場景添加光源從而達(dá)到可視的效果。

Lights（燈光）

three.js中可以創(chuàng)建出很多不同類型的光源，比如環(huán)境光AmbientLight（它的顏色會添加到整個場景和所有對象的當(dāng)前顏色上），點(diǎn)光源PointLight（這種光源放出的光線來自同一點(diǎn)，且輻射方向四面八方，如蠟燭發(fā)出的光），方向光DirectionalLight（也稱作無限光，從這種光源發(fā)出的光線可以看做是平行的，如太陽光），聚光燈SpotLight（這種光源的光線從一個椎體中射出，在被照射的物體上產(chǎn)生聚光的效果，如手電筒發(fā)出的光。）有光源就缺少不了陰影，在Three.js中，能形成陰影的光源只有DirectionalLight和SpotLight；而相對地，能表現(xiàn)陰影效果的材質(zhì)只有LambertMaterial和PhongMaterial。three.js中渲染陰影的開銷比較大，所以默認(rèn)物體是沒有陰影的，需要單獨(dú)開啟。開啟陰影的方法：

• 將渲染器的shadowMapEnabled屬性設(shè)置為true（告訴渲染器可以渲染隱形)
• 將物體及光源的castShadow屬性設(shè)置為true（告訴物體及光源可以透射陰影)
• 將接收該陰影的物體的receiveShadow屬性設(shè)置為true（告訴物體可以接收其他物體的陰影）

在了解了關(guān)于圖形的基本知識之后，在上面的代碼的基礎(chǔ)上添加簡單圖像。

var geometry = new THREE.BoxGeometry(1,1,1); // 創(chuàng)建一個長寬高都為1個單位的立方體var material = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x00ff00}); // 創(chuàng)建材質(zhì)，對光照無感var cube = new THREE.Mesh(geometry, material); // 創(chuàng)建一個立方體網(wǎng)格（mesh）,將材質(zhì)包裹在立方體上scene.add(cube); // 將立方體網(wǎng)格添加到場景中camera.position.z = 5; // 指定相機(jī)位置function render() {requestAnimationFrame(render); // 讓瀏覽器執(zhí)行參數(shù)中的函數(shù)，不斷循環(huán)（瀏覽器一個新的API）renderer.render(scene, camera); // 結(jié)合場景和相機(jī)進(jìn)行渲染，即用攝像機(jī)拍下此刻的場景}render();復(fù)制代碼

在render（）函數(shù)中添加以下代碼使上面在場景中添加的正方體運(yùn)動起來。

cube.rotation.x = 0.1;cube.rotation.y = 0.1;復(fù)制代碼

Controls（控制器）

軌道控制插件OrbitControls.js可以實(shí)現(xiàn)場景用鼠標(biāo)交互，讓場景動起來，控制場景的旋轉(zhuǎn)、平移和縮放。由于OrbitControls.js是一個插件，所以在three.js 中使用時，需要單獨(dú)引入該文件。

controls = new THREE.OrbitControls(camera);// 初始化控制器controls.target.set(0, 0, 0);// 設(shè)置控制器的焦點(diǎn)，使控制器圍繞這個焦點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)controls.minDistance = 80;// 設(shè)置移動的最短距離（默認(rèn)為零）controls.maxDistance = 400;// 設(shè)置移動的最長距離（默認(rèn)為無窮）controls.maxPolarAngle = Math.PI / 3;//繞垂直軌道的距離（范圍是0-Math.PI,默認(rèn)為Math.PI）controls.update();// 照相機(jī)轉(zhuǎn)動時，必須更新該控制器復(fù)制代碼

配置該插件之后實(shí)現(xiàn)的效果：

操控效果按住鼠標(biāo)左鍵并移動攝像機(jī)圍繞場景中心旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動鼠標(biāo)滑輪或按住中鍵并移動放大或縮小按住鼠標(biāo)右鍵并移動在場景中平移上、下、左、右方向鍵在場景中平移

Loaders（加載器）

用來加載不同格式的文件，主要介紹以下三種：

OBJLoader加載器（需要單獨(dú)引入js文件）：用來加載.obj文件（分為有材質(zhì)和沒有材質(zhì)兩種）。

// 沒有材質(zhì)new THREE.OBJLoader().load('./tree.obj', function (obj) { obj.scale.set(10, 10, 10); obj.position.set(-10, 0, 0); obj.children.forEach(function (e) { e.castShadow = true});// 設(shè)置陰影 scene.add(obj)});復(fù)制代碼

MTLLoader加載器（需要單獨(dú)引入js文件）：用來加載.mtl文件（即加載有材質(zhì)物體的obj文件之前先加載mtl文件）。

// 有材質(zhì)new THREE.MTLLoader().setPath('./model/VANS/').load('VANS.mtl', function (materials) { materials.preload(); new THREE.OBJLoader().setMaterials(materials).setPath('./model/VANS/').load('VANS.obj', function (obj) { obj.scale.set(0.8, 0.8, 0.8); obj.position.set(-40, -50, 10); scene.add(obj) })});復(fù)制代碼

CSS2DRenderer加載器（需要單獨(dú)引入js文件）：如果要將基于HTML的標(biāo)簽與3D對象組合，則CSS2DRenderer渲染器非常有用。這里，各個DOM元素也被包裝到CSS2DObject的一個實(shí)例中并添加到場景圖中。

// 初始化 CSS2DRendererlabelRenderer = new THREE.CSS2DRenderer();labelRenderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); // 設(shè)置渲染器的大小labelRenderer.domElement.style.position = 'absolute';labelRenderer.domElement.style.top = 0;container.appendChild(labelRenderer.domElement);// 標(biāo)注實(shí)例function addSprite(text, Mash, callback) { biaozhudiv = document.createElement('div'); biaozhudiv.className = 'label'; biaozhudiv.textContent = text; biaozhudiv.onclick = function () { callback(Mash) }; biaozhuLabel = new THREE.CSS2DObject(biaozhudiv); biaozhuLabel.position.set(0, 0, 0); Mash.add(biaozhuLabel); }復(fù)制代碼

Textures(紋理)

紋理是一個2D圖片（甚至也有1D和3D的紋理），它可以用來添加物體的細(xì)節(jié)；可以想象紋理是一張繪有磚塊的紙，無縫折疊貼合到你的3D的房子上，這樣你的房子看起來就像有磚墻外表了。

var textureCube = new THREE.CubeTextureLoader().load(urls);scene.background = textureCube；復(fù)制代碼

Three.js vue.js

1.用npm 安裝three npm install three?????

three.js 安裝地址 ：https://www.npmjs.com/package/three

安裝成功后，在項(xiàng)目中 import three from 'three';，之后運(yùn)行程序。

發(fā)現(xiàn)控制臺報錯 default export is not declared in imported module 說明three.js沒有默認(rèn)的導(dǎo)出對象，應(yīng)該寫成 import * as three from 'three'; 或者可以這樣： import { Scene, WebGLRenderer, PerspectiveCamera, BoxGeometry, MeshBasicMaterial, Mesh} from 'three';

或者使用CommonJS的形式引入var three = require ('three');

2.用npm安裝軌道控制插件 npm install three-orbit-controls??

three-orbit-controls安裝地址：https://www.npmjs.com/package/three-orbit-controls

該插件引入之前確認(rèn)three.js 庫已經(jīng)引入， OrbitControls = require('three-orbit-controls')(THREE)

使用方法： controls = new OrbitControls(camera);

3.用npm安裝加載.obj和.mtl文件的插件 npm i –save three-obj-mtl-loader

three-obj-mtl-loader安裝地址 ：https://www.npmjs.com/package/three-obj-mtl-loader

該插件引入之前必須確認(rèn)three.js庫已經(jīng)引入，該插件包括加載.obj和.mtl 文件的加載器

import {MTLLoader,OBJLoader} from 'three-obj-mtl-loader';

使用方法：mtlLoader = new MTLLoader(); objLoader = new OBJLoader();

注：單獨(dú)使用three-mtl-loader 和 three-obj-loader兩個插件時，會發(fā)生錯誤：

4.用npm安裝three-css2drender插件， npm i –save three-css2drender

three-css2drender安裝地址： www.npmjs.com/package/three-css2drende

插件引入之前必須確認(rèn)htree.js庫已經(jīng)引入

import {CSS2DRenderer,CSS2DObject} from 'three-css2drenderer';

使用方法：

labelRenderer = new CSS2DRenderer();

label = new CSS2DObject( text );

作者：前端藏經(jīng)閣

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