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Three.js

环境配置

以下内容均需安装在项目根目录下，在项目根目录cmd执行命令。

  • yarn init -y：初始化文件夹，创建package.json文件
  • yarn add -D vite：安装构建工具vite
  • yarn add -D three：安装three.js
  • "scripts": { "dev":"vite"}：在package.json文件里添加键值对，设置开发环境
  • yarn dev：构建环境，返回的网址后接 根目录起相对路径即可打开网页。

Three.js三要素

  • Scene：容器，用于存放所有显示在三维空间中的对象，如几何体、纹理、材质。
  • Camera：Three.js提供多种相机模式，包括正交相机、透视相机、立方相机和立体相机，大多数时候（包括后续笔记）都使用PerspectiveCamera（透视相机）。
  • Renderer（渲染器）：常用WebGLRenderer。

基本语法

初始化场景

//引入模块中的所有内容
import * as THREE from "three"
//创建场景
const scene=new THREE.Scene();
//创建透视相机
const camera=new THREE.PerspectiveCamera(
    45,
    window.innerWidth/window.innerHeght,
    0.1,
    1000
);
//创建渲染器
const renderer=new THREE.WebGLRenderer();
//设置渲染器的宽高为相机的宽高
renderer.setSize(window.innerWidth,window.innerHeght);
//将渲染器渲染的界面插入到body中
document.body.appendChild(renderer.domElement);

//应用渲染器
renderer.render(scene,camera);

创建物体

//创建物体并初始化
const cube=new THREE.Mesh(
    new THREE.BoxGeometry(1,1,1),
    new MeshBasicMaterial()
);
//向已有场景中添加物体
scene.add(cube);

物体运动

function animate(){
    requestAnimatuonFrame(animate);
    //控制运动
    cube.rotation.x+=0.01;
    cube.rotation.y+=0.01;
    //应用渲染器：每次更新物体状态都要手动应用渲染器
    renderer.render(scene,camera);
}

更改场景背景

  • 更改背景颜色：scene.background=new THREE.Color() 参数可传0x开头的十六进制颜色、rgb、hsl等，除了十六进制以外都必须传字符串形式.
  • 更改背景图片：异步加载

PerspectiveCamera（透视相机）

构造函数

PerspectiveCamera()共有以下四个参数，均为Number类型：

  • fov：视锥角
  • aspect：视野范围的长宽比
  • near和far：进行透视投影的计算时的近平面与远平面，在这个范围外的部分会被裁切

成员

整体思路和unity类似。

  • position：位置坐标，有x、y和z三个属性。 额外的，可以使用obj.position.set()来设置摄像机的整体坐标，三个参数为坐标的x、y和z值。
  • lookAt：面朝向量，即摄像机朝向的方向向量。三个参数为看向目标的坐标的x、y和z值。

Renderer（渲染器）

构造函数

WebGLRenderer()的参数均为可选参数，列表如下：

  • canvas：指定渲染器的目标位置，值为Element类型。如果不指定，则会自动创建一个默认300px*150px的Canvas。
  • antialias：抗锯齿选项，值为布尔。如果不指定，默认为false。

其它暂略，详见WebGLRenderer – three.js docs

成员

  • renderer.domElement：返回当前渲染器渲染的目标元素 。
  • renderer.setSize(w,h)：设置渲染区域的宽高。

轨道控制器（OrbitControls）

THREE.js提供的附加组件，通过获取鼠标的输入，使相机能够围绕目标进行轨道运动。

可应用的运动类型包括旋转、缩放、以及拖拽。

使用时，需导入该模块。

import {OriitControls} from "three/examples/jsm/controls/OrbitContorls.js"

构造函数

const contorl= new OrbitContorls();

构造函数接收两个参数。

  • carmera：被控制的相机，类型为Element。这个参数是必须的。

  • domElement：用于事件监听的元素，类型是Element。这个参数是可选的。

该元素决定了事件监听依附的元素。通常情况下，该参数被设置为对应的renderer.domElement，它会将事件监听绑定到renderer所在的canvas上。

不设置时，将会默认绑定到 Document元素上。

事件

OrbitContorls提供以下事件用于事件回调。

  • change：当摄像机被该组件改变时触发。

通常会把渲染语句renderer.render(scene,camera)写在事件内，以在每次更新相机时重新渲染。

  • start：初始化交互时触发。

  • end：交互结束时触发 。

常用属性

  • enablePan：布尔值，是否允许右键拖拽。

  • enableZoom：布尔值，是否允许缩放，默认值为True。

  • enableRotate：布尔值，是否允许旋转，默认为True。

  • minZoom/maxZoom：Number，设置缩放范围，值为相对原始大小的倍率。

  • minPolarAngle/maxPolarAngle：Number，设置上下旋转范围（绕右手坐标系x轴），值为弧度制。

  • minAzimuthAngle/maxAzimuthAngle：Number，设置左右旋转范围（绕右手坐标系y轴），值为弧度制。

  • enableDamping：布尔值，是否启用摄像机的惯性。

启用时，必须在animate调用contorl.update()。

  • damplingFactor：Number，摄像机的惯性大小。

启用时，必须在animate调用contorl.update()。

常用方法

OrbitContotls提供了以下方法：

  • update()：该方法没有参数，提供了控制器变换的位置同步和后处理，后处理包括惯性与阻尼计算、自动旋转、角度与距离约束、change事件分发等。

通常情况下，都需要将 contorl.update()写在animate中。

坐标网格辅助线（GridHelper）

THREE.js提供的一种可视化工具，用于调试时进行视觉参考。

构造函数

const gridHelper = new THREE.GridHelper();

共有以下四个参数：

  • size：Number类型，控制每个坐标格的尺寸，默认为10。

  • divisions：坐标格细分次数，默认为10.

  • colorCenterLine：中线颜色，值为Color类型，十六进制值或CSS颜色名。

  • colorGrid：坐标格网格线颜色，值同上。

几何体

创建不同的默认几何体将使用不同的构造函数，函数列表详见BoxGeometry – three.js docs，此处仅作简略说明。

构造函数常用参数

  • heigthSegments/depthSegments：横向/纵向分段数，控制生成模型的平滑程度，近似blender的细分。

BufferGeometry

所有默认几何体都基于BufferGeometry创建，因此，通过BufferGeometry能够创建任何形状的物体。

构造函数

const geometry=new BufferGeometry();

创建一个BufferGeometry对象并将属性初始化为默认值。该构造函数没有参数。

属性

  • geometry.attributes：存储该几何体的几何数据，包括但不限于顶点坐标等，通过set和get添加与访问。
  • boundingBox：外边界矩形，默认为null，可以通过.computeBoundingBox()方法计算。
  • boundingSphere：外边界球体，默认为null，可以通过.computeBoundingSphere()方法计算。

常用方法

  • geometry.setAttribute(name:String,attribute:BufferAttribute)：为当前几何体设置一个attribute。

arrtibute以哈希表的方式存储，其中键为该方法的第一个参数，值为该方法的第二个参数。

BufferAttribute

一种用于存储BufferGeometry的数据的数据结构。

构造函数

const attribute = new BufferAttribute(array:TypedArray,itemSize:Int,normalized:Boolean);

构造函数共三个参数，其中normalized是可选参数。

  • array：将构造的图形的顶点列表。该列表的元素数量应该是顶点数量*itemSize。

  • itemSize：每个数据在array中由几个元素构成。例如，当存储三维空间中的顶点坐标时，itemSize的值应该是3。

  • normalized：是否进行归一化处理，默认值为false。

此处的归一化是指GPU将接收数据映射到[-1,1]范围内（无符号类型时是[0,1]），不涉及光栅化阶段的投影变换和视图变换。

通常情况下，不需要设置为true。

Material（材质）

material提供颜色、纹理和光照相应等属性 的管理。