ThreeJS学习|创建第一个三维场景

概述

由于自己需要学点ThreeJS相关的东西，因此就用推文的形式记录自己所学。乐忠于寻求一起学习的朋友

（部分代码来源于教材，有删改！）

ThreeJS

如今浏览器的功能越来越强大,而且这些功能可以通过 JavaScript直接调用。你可以用HTML5标签轻松地添加视频和音频,而且可以在HTML5画布上创建各种交互组件。现在这个功能集合里又有了一个新成员,即支持 WebGL。通过 WebGL,你可以直接使用显卡的计算资源,创建高性能的二维和三维计算机图形,然后在 JavaScript里直接使用 WebGL编程,创建三维场景并生成动画,这个过程非常复杂,而且容易出错。Three js库可以简化这个过程。

Threejs可以帮助我们的地方如下:

创建简单的和复杂的三维图形
在三维场景中生成动画、移动物体
在物体上应用纹理和材质
从三维建模软件中加载图形
创建基于样条曲线的二维图形

创建场景

1.创建HTML页面框架

首先需要创建一个HTML框架，这样后面的代码只需要在此基础上添加即可。HTML页面框架如下所示。

<!DOCTYPE html>

<html>

<head>
    <title>Example 01.01 - Basic skeleton</title>
    <script type="text/javascript" src="../libs/three.js"></script>
    <script type="text/javascript" src="../libs/jquery-1.9.0.js"></script>
    <style>
        body {
            margin: 0;
            overflow: hidden;
        }
</style>
</head>
<body>

<div id="WebGL-output">
</div>

<script type="text/javascript">

    function init() {
    }
    window.onload = init
</script>
</body>
</html>

从上述代码可以看出这个框架是一个非常简单的HTML页面,上面只有寥寥几个元素。在<head>元素里我们会加载本书示例中用到的外部 JavaScript库。当我们写 Three js程序代码时,会把 Three js渲染器的输出指向这个元素。在前面的代码片段里,你会看到已经有几行 JavaScript代码了这一小段代码的作用是在页面加载结束时,使用 jQuery调用一个匿名的 JavaScript函数。我们所有的 Threejs程序代码都写在这个匿名函数里。

2.渲染并展示三维图像

现在需要在第一步创建的场景中添加对象，本次添加几个物体和一个相机。

<script type="text/javascript">

    // once everything is loaded, we run our Three.js stuff.
    function init() {

        // create a scene, that will hold all our elements such as objects, cameras and lights.
        var scene = new THREE.Scene();

        // create a camera, which defines where we're looking at.
        var camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);

        // create a render and set the size
        var renderer = new THREE.WebGLRenderer();
        renderer.setClearColorHex();
        renderer.setClearColor(new THREE.Color(0xEEEEEE));
        renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);

        // show axes in the screen
        var axes = new THREE.AxisHelper(20);
        scene.add(axes);

        // create the ground plane
        var planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(60, 20);
        var planeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xcccccc});
        var plane = new THREE.Mesh(planeGeometry, planeMaterial);

        // rotate and position the plane
        plane.rotation.x = -0.5 * Math.PI;
        plane.position.x = 15;
        plane.position.y = 0;
        plane.position.z = 0;

        // add the plane to the scene
        scene.add(plane);

        // create a cube
        var cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(4, 4, 4);
        var cubeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xff0000, wireframe: true});
        var cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial);

        // position the cube
        cube.position.x = -4;
        cube.position.y = 3;
        cube.position.z = 0;

        // add the cube to the scene
        scene.add(cube);

        // create a sphere
        var sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(4, 20, 20);
        var sphereMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x7777ff, wireframe: true});
        var sphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);

        // position the sphere
        sphere.position.x = 20;
        sphere.position.y = 4;
        sphere.position.z = 2;

        // add the sphere to the scene
        scene.add(sphere);

        // position and point the camera to the center of the scene
        camera.position.x = -30;
        camera.position.y = 40;
        camera.position.z = 30;
        camera.lookAt(scene.position);

        // add the output of the renderer to the html element
        document.getElementById("WebGL-output").appendChild(renderer.domElement);

        // render the scene
        renderer.render(scene, camera);
    }
    window.onload = init;
</script>

在本示例中我们定义了 scene(场景)、 camera(相机)和 renderer(渲染器)。变量 scene是一个容器,用来保存并跟踪所有我们想渲染的物体。我们想要渲染的球体和方块会在本例后面添加到这个 scene变量中。在这个例子中我们还创建了一个 camera变量。 camera变量定义了我们能够在渲染好的 scene里看到什么。接下来,我们定义了一个renderer对象。renderer对象负责计算指定相机角度下,浏览器中 scene的样子。在这个示例里我们创建了一个WebGLRenderer对象,使用计算机上的显卡来渲染场景。

3.添加材质、灯光和阴影

添加材质的前提是添加一个光源，然后在原有基础上修改即可。

// add spotlight for the shadows
var spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);
spotLight.position.set(-40, 60, -10);
spotLight.castShadow = true;
scene.add(spotLight);

通过 SpotLight方法创建一个光源,并从( spotLight. position.set(-40,60,-10)位置处照射我们的场景。如果我们现在就渲染场景,那么结果跟之前的场景没什么区别。原因是不同的材质对光源的反应并不相同。我们在前一个示例中用的基础材质(调用 Mesh BasicMaterialO方法)不会对场景中的光源产生反应,而只会以指定的颜色渲染物体。所以我们不得不改变 plane、 sphere和cube的材质。

<!DOCTYPE html>

<html>

<head>
    <title>Example 01.03 - Materials and light</title>
    <script type="text/javascript" src="../libs/three.js"></script>
    <script type="text/javascript" src="../libs/stats.js"></script>
    <script type="text/javascript" src="../libs/dat.gui.js"></script>
    <style>
        body {
            /* set margin to 0 and overflow to hidden, to go fullscreen */
            margin: 0;
            overflow: hidden;
        }
</style>
</head>
<body>

<!-- Div which will hold the Output -->
<div id="WebGL-output">
</div>

<!-- Javascript code that runs our Three.js examples -->
<script type="text/javascript">

    // once everything is loaded, we run our Three.js stuff.
    function init() {

        // create a scene, that will hold all our elements such as objects, cameras and lights.
        var scene = new THREE.Scene();

        // create a camera, which defines where we're looking at.
        var camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);

        // create a render and set the size
        var renderer = new THREE.WebGLRenderer();

        renderer.setClearColor(new THREE.Color(0xEEEEEE, 1.0));
        renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
        renderer.shadowMapEnabled = true;

        // create the ground plane
        var planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(60, 20);
        var planeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0xffffff});
        var plane = new THREE.Mesh(planeGeometry, planeMaterial);
        plane.receiveShadow = true;

        // rotate and position the plane
        plane.rotation.x = -0.5 * Math.PI;
        plane.position.x = 15;
        plane.position.y = 0;
        plane.position.z = 0;

        // add the plane to the scene
        scene.add(plane);

        // create a cube
        var cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(4, 4, 4);
        var cubeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0xff0000});
        var cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial);
        cube.castShadow = true;

        // position the cube
        cube.position.x = -4;
        cube.position.y = 3;
        cube.position.z = 0;

        // add the cube to the scene
        scene.add(cube);

        var sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(4, 20, 20);
        var sphereMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0x7777ff});
        var sphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);
        sphere.castShadow = true;

        // position the sphere
        sphere.position.x = 20;
        sphere.position.y = 4;
        sphere.position.z = 2;


        // add the sphere to the scene
        scene.add(sphere);

        // position and point the camera to the center of the scene
        camera.position.x = -30;
        camera.position.y = 40;
        camera.position.z = 30;
        camera.lookAt(scene.position);

        // add spotlight for the shadows
        var spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);
        spotLight.position.set(-40, 60, -10);
        spotLight.castShadow = true;
        scene.add(spotLight);

        // add the output of the renderer to the html element
        document.getElementById("WebGL-output").appendChild(renderer.domElement);

        // call the render function
        renderer.render(scene, camera);
    }
    window.onload = init;
</script>
</body>
</html>

4.用动画扩展场景

下次讲解。

各步骤效果展示

1.创建HTML页面框架

空白页面不展示

2.渲染并展示三维图像

3.添加材质、灯光和阴影

4.用动画扩展场景

总结

其实ThreeJS就是“场景”+“相机”在“渲染器”的作用下在HTML页面上显示。不同的是每个页面的场景相机有区别而已。