01-three.js

发布于：2024-04-28 ⋅ 阅读:(20) ⋅ 点赞:(0)

引入three.js

1.script标签引入

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Three.js中文网：http://www.webgl3d.cn/</title>
    <!-- 引入three.js -->
    <script src="./build/three.js"></script>
</head>

<body>
    <script>
        // 浏览器控制台测试，是否引入成功
        console.log(THREE.Scene);
    </script>
</body>

</html>

2.import方式

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Three.js中文网：http://www.webgl3d.cn/</title>
</head>

<body>
    <script type="module">
        // ES6写法import引入
        import * as THREE from './build/three.module.js';
        // 浏览器控制台测试，是否引入成功
        console.log(THREE.Scene);
    </script>
</body>

</html>

3.模拟npm安装的写法

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Three.js中文网：http://www.webgl3d.cn/</title>
</head>
<body>
    <!-- type="importmap"功能：.html文件中也能和nodejs开发环境中一样方式，引入npm安装的js库 -->
    <script type="importmap">
        {
            "imports": {
                "three": "../../../three.js/build/three.module.js"
            }
        }
    </script>
    <script type="module">
        // 引入three.js库：借助<script type="importmap">，和nodejs开发环境中写法一样
        import * as THREE from 'three';
        // 浏览器控制台测试，是否引入成功
        console.log(THREE.Scene);
    </script>
</body>
</html>

4.扩展库—模拟npm安装的写法

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Three.js中文网：http://www.webgl3d.cn/</title>
</head>
<body>
    <!-- type="importmap"功能：.html文件中也能和nodejs开发环境中一样方式，引入npm安装的js库 -->
    <script type="importmap">
        {
            "imports": {
                "three": "../../../three.js/build/three.module.js",
                "three/addons/": "../../../three.js/examples/jsm/"
            }
       }
    </script>
    <script type="module">
        // 引入three.js库：借助<script type="importmap">，和nodejs开发环境中写法一样
        import * as THREE from 'three';
        // 浏览器控制台测试，是否引入成功
        console.log(THREE.Scene);

        // 引入扩展库OrbitControls.js
        import {OrbitControls} from 'three/addons/controls/OrbitControls.js';
        // 引入扩展库GLTFLoader.js
        import {GLTFLoader} from 'three/addons/loaders/GLTFLoader.js';
        console.log(OrbitControls);
        console.log(GLTFLoader);
    </script>
</body>
</html>

第一个3D案例—创建3D场景

入门Three.js的第一步，就是认识场景Scene、相机Camera、渲染器Renderer三个基本概念。这样我们就能透过摄像机渲染出场景

image.png

三维场景Scene构造器

你可以把三维场景对象理解为虚拟的3D场景，用来表示模拟生活中的真实三维场景,或者说三维世界。

// 创建3D场景对象Scene
const scene = new THREE.Scene();

物体形状：几何体Geometry

Three.js提供了各种各样的几何体API，用来表示三维物体的几何形状。

image.png

文档搜索关键词geometry你可以看到threejs提供各种几何体相关API，例如立方缓冲几何体（BoxGeometry）。

BoxGeometry 是四边形的原始几何类，它通常使用构造函数所提供的 “width”、“height”、“depth” 参数来创建立方体或者不规则四边形。每个几何体内部传参都不一样这里只是列举。具体参考官方文档

//创建一个长方体几何对象Geometry
const geometry = new THREE.BoxGeometry(100, 100, 100);

物体外观：材质Material

如果你想定义物体的外观效果，比如颜色，就需要通过材质Material相关的API实现。

threejs不同材质渲染效果不同，下面就以threejs最简单的网格基础材质为例实现一个红色材质效果。

image.png

//创建一个材质对象Material
const material = new THREE.MeshBasicMaterial({
    color: 0xff0000,//0xff0000设置材质颜色为红色
});

物体：网格模型Mesh

实际生活中有各种各样的物体，在threejs中可以通过网格模型表示一个虚拟的物体，比如一个箱子、一个鼠标。

// 两个参数分别为几何体geometry、材质material
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material); //网格模型对象Mesh

模型位置.position

实际生活中，一个物体往往是有位置的，对于threejs而言也是一样的，你可以通过位置属性.position定义网格模型Mesh在三维场景Scene中的位置。

const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material); //网格模型对象Mesh
//设置网格模型在三维空间中的位置坐标，默认是坐标原点
mesh.position.set(0,10,0);

.add()方法

在threejs中你创建了一个表示物体的虚拟对象Mesh，需要通过.add()方法，把网格模型mesh添加到三维场景scene中。

scene.add(mesh); //网格模型添加到场景中

第一个3D案例—透视投影相机

Threejs如果想把三维场景Scene渲染到web网页上，还需要定义一个虚拟相机Camera，就像你生活中想获得一张照片，需要一台用来拍照的相机。

image.png

透视投影相机PerspectiveCamera

Threejs提供了正投影相机和透视投影相机。本节课先给大家比较常用的透视投影相机PerspectiveCamera。

透视投影相机PerspectiveCamera本质上就是在模拟人眼观察这个世界的规律。

相机位置.position

生活中用相机拍照，你相机位置不同，拍照结果也不同，threejs中虚拟相机同样如此。比如有一间房子，你拿着相机站在房间里面，看到的是房间内部，站在房子外面看到的是房子外面效果。相机对象Camera具有位置属性.position，通过位置属性.position可以设置相机的位置。

//相机在Three.js三维坐标系中的位置
// 根据需要设置相机位置具体值
camera.position.set(200, 200, 200);

相机观察目标.lookAt()

你用相机拍照你需要控制相机的拍照目标，具体说相机镜头对准哪个物体或说哪个坐标。对于threejs相机而言，就是设置.lookAt()方法的参数，指定一个3D坐标。

//相机观察目标指向Threejs 3D空间中某个位置
camera.lookAt(0, 0, 0); //坐标原点

camera.lookAt(0, 10, 0);  //y轴上位置10

camera.lookAt(mesh.position);//指向mesh对应的位置

image.png

判断相机相对三维场景中长方体位置

你可以把三维场景中长方体mesh想象为一个房间，然后根据相机位置和长方体位置尺寸对比，判断两者相对位置。你可以发现设置相机坐标(200, 200, 200)，位于长方体外面一处位置。

// 长方体尺寸100, 100, 100
const geometry = new THREE.BoxGeometry( 100, 100, 100 );
const mesh = new THREE.Mesh(geometry,material);
// 网格模型位置xyz坐标：0,10,0
mesh.position.set(0,10,0);
// 相机位置xyz坐标：200, 200, 200
camera.position.set(200, 200, 200);

定义相机渲染输出的画布尺寸

你生活中相机拍照的照片是有大小的，对于threejs而言一样，需要定义相机在网页上输出的Canvas画布(照片)尺寸，大小可以根据需要定义，这里先随机定义一个尺寸。

Canvas画布：课程中会把threejs虚拟相机渲染三维场景在浏览器网页上呈现的结果称为Canvas画布。

// 定义相机输出画布的尺寸(单位:像素px)
const width = 800; //宽度
const height = 500; //高度

透视投影相机PerspectiveCamera：视锥体

透视投影相机的四个参数fov, aspect, near, far构成一个四棱台3D空间，被称为视锥体，只有视锥体之内的物体，才会渲染出来，视锥体范围之外的物体不会显示在Canvas画布上。

视锥体

// width和height用来设置Three.js输出的Canvas画布尺寸(像素px)
const width = 800; //宽度
const height = 500; //高度
// 30:视场角度, width / height:Canvas画布宽高比, 1:近裁截面, 3000：远裁截面
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(30, width / height, 1, 3000);

PerspectiveCamera参数介绍：

PerspectiveCamera( fov, aspect, near, far )
参数 含义 默认值
fov 相机视锥体竖直方向视野角度 50
aspect 相机视锥体水平方向和竖直方向长度比，一般设置为Canvas画布宽高比width / height 1
near 相机视锥体近裁截面相对相机距离 0.1
far 相机视锥体远裁截面相对相机距离，far-near构成了视锥体高度方向 20

第一个3D案例—渲染器

生活中如果有了景物和相机，那么如果想获得一张照片，就需要你拿着相机，按一下，咔，完成拍照。对于threejs而言，如果完成“咔”这个拍照动作，就需要一个新的对象，也就是WebGL渲染器。

通过WebGL渲染器可以实例化一个WebGL渲染器对象。

// 创建渲染器对象
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();

设置Canvas画布尺寸.setSize()

// 定义threejs输出画布的尺寸(单位:像素px)
const width = 800; //宽度
const height = 500; //高度
renderer.setSize(width, height); //设置three.js渲染区域的尺寸(像素px)

渲染器渲染方法.render()

渲染器WebGLRenderer执行渲染方法.render()就可以生成一个Canvas画布(照片)，并把三维场景Scene呈现在canvas画布上面,你可以把.render()理解为相机的拍照动作“咔”。

renderer.render(scene, camera); //执行渲染操作

渲染器Canvas画布属性.domElement

渲染器WebGLRenderer通过属性.domElement可以获得渲染方法.render()生成的Canvas画布，.domElement本质上就是一个HTML元素：Canvas画布。

document.body.appendChild(renderer.domElement);

Canvas画布插入到任意HTML元素中

<div id="webgl" style="margin-top: 200px;margin-left: 100px;"></div>

document.getElementById('webgl').appendChild(renderer.domElement);

代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Threejs中文网:www.webgl3d.cn</title>
</head>

<body>
    <!-- type="importmap"功能：.html文件中也能和nodejs开发环境中一样方式，引入npm安装的js库 -->
    <script type="importmap">
        {
			"imports": {
				"three": "../../../three.js/build/three.module.js"
			}
		}
	</script>
    <script src="./index.js" type="module">  
    </script>
</body>

</html>

// 引入three.js
import * as THREE from 'three';
/**
 * 创建3D场景对象Scene
 */
const scene = new THREE.Scene();

/**
 * 创建网格模型
 */
//创建一个长方体几何对象Geometry
const geometry = new THREE.BoxGeometry(50, 50, 50);
//材质对象Material
const material = new THREE.MeshBasicMaterial({
    color: 0x0000ff, //设置材质颜色
});
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material); //网格模型对象Mesh
//设置网格模型在三维空间中的位置坐标，默认是坐标原点
mesh.position.set(50,50,50);
scene.add(mesh); //网格模型添加到场景中


// width和height用来设置Three.js输出的Canvas画布尺寸(像素px)
const width = 800; //宽度
const height = 500; //高度
/**
 * 透视投影相机设置
 */
// 30:视场角度, width / height:Canvas画布宽高比, 1:近裁截面, 3000：远裁截面
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(30, width / height, 1, 3000);
camera.position.set(200, 200, 200); //相机在Three.js三维坐标系中的位置
camera.lookAt(0, 0, 0); //相机观察目标指向Three.js坐标系原点

/**
 * 创建渲染器对象
 */
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(width, height); //设置three.js渲染区域的尺寸(像素px)
renderer.render(scene, camera); //执行渲染操作
//three.js执行渲染命令会输出一个canvas画布，也就是一个HTML元素，你可以插入到web页面中
document.body.appendChild(renderer.domElement);

效果

image.png

三维坐标系-加强三维空间认识

辅助观察坐标系

THREE.AxesHelper()的参数表示坐标系坐标轴线段尺寸大小，你可以根据需要改变尺寸。

// AxesHelper：辅助观察的坐标系 const axesHelper = new THREE.AxesHelper(150); scene.add(axesHelper);

材质半透明设置

设置材质半透明,这样可以看到坐标系的坐标原点。

const material = new THREE.MeshBasicMaterial({
    color: 0x0000ff, //设置材质颜色
    transparent:true,//开启透明
    opacity:0.5,//设置透明度
});

AxesHelper的xyz轴

three.js坐标轴颜色红R、绿G、蓝B分别对应坐标系的x、y、z轴，对于three.js的3D坐标系默认y轴朝上

设置模型在坐标系中的位置或尺寸

通过模型的位置、尺寸设置，加深3D坐标系的概念。

测试：设置长方体xyz不同方向尺寸

// 设置几何体长宽高，也就是x、y、z三个方向的尺寸
//对比三个参数分别对应xyz轴哪个方向
new THREE.BoxGeometry(100, 60, 20);

测试：改变位置

// 设置模型mesh的xyz坐标
mesh.position.set(100,0,0);

改变相机参数——预览新的渲染效果

相机放在x轴负半轴，目标观察点是坐标原点，这样相当于相机的视线是沿着x轴正方向，只能看到长方体的一个矩形平面。

camera.position.set(-1000, 0, 0);
camera.lookAt(0, 0, 0);

// 相机视线沿着x轴负半轴，mesh位于相机后面，自然看不到
camera.position.set(-1000, 0, 0);
camera.lookAt(-2000, 0, 0);

相机far偏小，mesh位于far之外，物体不会显示在画布上。

// const camera = new THREE.PerspectiveCamera(30, width / height, 1, 3000);
// 你可以进行下面测试，改变相机参数，把mesh放在视锥体之外，看看是否显示
// 3000改为300，使mesh位于far之外，mesh不在视锥体内，被剪裁掉
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(30, width / height, 1, 300);

image.png

光源对物体表面影响

实际生活中物体表面的明暗效果是会受到光照的影响，比如晚上不开灯，你就看不到物体，灯光比较暗，物体也比较暗。在threejs中，咱们用网格模型Mesh模拟生活中物体，所以threejs中模拟光照Light对物体表面的影响，就是模拟光照Light对网格模型Mesh表面的影响。

受光照影响材质

threejs提供的网格材质，有的受光照影响，有的不受光照影响。

image.png

基础网格材质不会受到光照影响。

//MeshBasicMaterial不受光照影响
const material = new THREE.MeshBasicMaterial();

漫反射网格材质会受到光照影响，该材质也可以称为Lambert网格材质，音译为兰伯特网格材质。

一个立方体长方体使用MeshLambertMaterial材质，不同面和光线夹角不同，立方体不同面就会呈现出来不同的明暗效果。

//MeshLambertMaterial受光照影响
const material = new THREE.MeshLambertMaterial();

光源简介

Three.js提供了多种模拟生活中光源的API，文档搜索关键词light就可以看到()。

点光源

点光源可以类比为一个发光点，就像生活中一个灯泡以灯泡为中心向四周发射光线。

//点光源：两个参数分别表示光源颜色和光照强度
// 参数1：0xffffff是纯白光,表示光源颜色
// 参数2：1.0,表示光照强度，可以根据需要调整
const pointLight = new THREE.PointLight(0xffffff, 1.0);

除了通过THREE.PointLight的参数2设置光照强度，你可以可以直接访问光照强度属性.intensity设置。

pointLight.intensity = 1.0;//光照强度

光源衰减

实际生活中点光源，比如比如一个灯泡，随机距离的改变，光线会衰减，越来越弱，光源衰减属性.decay默认值是2.0，如果你不希望衰减可以设置为0.0。

pointLight.decay = 0.0;//设置光源不随距离衰减

【扩展提醒】：如果使用默认衰减2.0，不同版本可能有差异，对于部分threejs新版本，有时候你可能看不到光源效果，这时候可以把光照强度加强试试看,如果你的版本不影响，就不用加强光照强度(根据版本情况灵活对应)。

// 你可以对比不同光照强度明暗差异(传播同样距离)
pointLight.intensity = 10000.0;//光照强度
pointLight.intensity = 50000.0;//光照强度

光源位置

把点光源想象为一个电灯泡，你在3D空间中，放的位置不同，模型的渲染效果就不一样。

注意光源位置尺寸大小：如果你希望光源照在模型的外表面，那你就需要把光源放在模型的外面。

//点光源位置
pointLight.position.set(400, 0, 0);//点光源放在x轴上

光源添加到场景

光源和网格模型Mesh对应一样是三维场景的一部分，自然需要添加到三维场景中才能起作用。

scene.add(pointLight); //点光源添加到场景中

设置好上面所有代码,用浏览器查看渲染效果。

image.png

改变光源位置，观察网格模型表面的明暗变化。

pointLight.position.set(400, 200, 300);

相机控件OrbitControls

开发调试代码，或者展示模型的时候，可以通过相机控件OrbitControls实现旋转缩放预览效果

OrbitControls使用

引入扩展库OrbitControls.js

// 引入轨道控制器扩展库OrbitControls.js
import { OrbitControls } from 'three/addons/controls/OrbitControls.js';

注意：如果你在原生.html文件中，使用上面引入方式import { OrbitControls } from 'three/addons/controls/OrbitControls.js';，注意通过<script type="importmap">配置。

<script type="importmap">
    {
		"imports": {
			"three": "../../../three.js/build/three.module.js",
      "three/addons/": "../../../three.js/examples/jsm/"
		}
	}
</script>

使用OrbitControls


// 设置相机控件轨道控制器OrbitControls
const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);
// 如果OrbitControls改变了相机参数，重新调用渲染器渲染三维场景
controls.addEventListener('change', function () {
    renderer.render(scene, camera); //执行渲染操作
});//监听鼠标、键盘事件

OrbitControls本质

OrbitControls本质上就是改变相机的参数，比如相机的位置属性，改变相机位置也可以改变相机拍照场景中模型的角度，实现模型的360度旋转预览效果，改变透视投影相机距离模型的距离，就可以改变相机能看到的视野范围。

controls.addEventListener('change', function () {
    // 浏览器控制台查看相机位置变化
    console.log('camera.position',camera.position);
});

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