关键词:
web3d
一、前言
概述
:基于WebGL
的三维引擎,目前是国内资料最多、使用最广泛的三维引擎
,可以制作一些3D
可视化项目
目前随着元宇宙
概念的爆火,THREE
技术已经深入到了物联网、VR、游戏、数据可视化等多个平台。
最近一段时间主要对之前学习three.js的总结和记录,记录只对自己觉得重要的部分记录,其他的可以参考别的平台资源。
目前作品的相关展示平台
已上线:VR_Team作品展示平台,欢迎大家查看。
项目开源地址
:web3d-product,下面为一部分的网页的作品展示。
粒子特效
在线预览
:粒子平面墙
在线预览
:迷失太空
在线预览
:粒子海浪
在线预览
:银河系
二维漫画
在线预览
:漫画-蜘蛛侠
可视化
在线预览
:电脑主机拆解
后期处理
在线预览
:后期处理-虚幻花朵
二、项目使用流程
2.1 项目结构
功能说明
public文件夹
:存放一些独立的案例界面(html格式),不需要依赖,可以直接运行在网页assets
存在依赖的资源Basic
:基础界面Comic
:二维漫画Particles
:粒子效果Processing
:后期chuliVisualization
:可视化
src
views
:功能主界面
2.2 基本使用
//安装依赖
npm i
//运行项目
npm run dev
2.3 项目模板
该模板集成最简单的一个three.js
环境,在此基础上可以自行搭建。
2.4 技术栈
前端
:vue + three.js + js
三、基础动画
概述
:本质就是在render()
函数不断渲染的过程中调用动画,每一帧不断增加目标体的位置,以此循环
体验地址
:基础动画
3.1 THREE.Clock
// 时间动画
let clockAnimate=()=>
const elapsedTime=clock.getElapsedTime()
cube.position.x = Math.cos(elapsedTime)
cube.position.y=Math.sin(elapsedTime)
3.2 GASP
https://github.com/greensock/GSAP
// gasp动画
let gsapAnimate=()=>
gsap.to(cube.position, x: 5, duration: 3, delay:1)
四、照相机
8.1 正交相机
参数(属性) | 含义 |
---|---|
left | 渲染空间的左边界 |
right | 渲染空间的右边界 |
top | 渲染空间的上边界 |
bottom | 渲染空间的下边界 |
near | near属性表示的是从距离相机多远的位置开始渲染,一般情况会设置一个很小的值。 默认值0.1 |
far | far属性表示的是距离相机多远的位置截止渲染,如果设置的值偏小小,会有部分场景看不到。 默认值1000 |
let width = window.innerWidth;
let height = window.innerHeight;
const camera = new THREE.OrthographicCamera(width / - 2, width / 2, height / 2, height / - 2, 1, 1000);
scene.add(camera);
camera.position.set(100, 200, 100);
8.2 透视相机
参数 | 含义 | 默认值 |
---|---|---|
fov | fov表示视场,所谓视场就是能够看到的角度范围,人的眼睛大约能够看到180度的视场,视角大小设置要根据具体应用,一般游戏会设置60~90度 | 45 |
aspect | aspect表示渲染窗口的长宽比,如果一个网页上只有一个全屏的canvas画布且画布上只有一个窗口,那么aspect的值就是网页窗口客户区的宽高比 | window.innerWidth/window.innerHeight |
near | near属性表示的是从距离相机多远的位置开始渲染,一般情况会设置一个很小的值。 | 0.1 |
far | far属性表示的是距离相机多远的位置截止渲染,如果设置的值偏小,会有部分场景看不到 | 1000 |
let width = window.innerWidth;
let height = window.innerHeight;
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, width / height, 1, 1000);
camera.position.set(150, 100, 300);
camera.lookAt(scene.position);
注意
- 相机的
fov
视口是上下的,不是左右 - 向左移动相机,我们的场景会向右移动
4.3 相机控制器
概述
:通过鼠标控制相机的移动、旋转、缩放
以此实现场景物体的控制
导包
import OrbitControls from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls'
应用
const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement)
自旋转
controls.autoRotate = true
必须在render
函数调用update
实时更新才奏效
五、画布和全屏
像素比
:将一个像素分成若干个n*n
的像素,这样的话显示会更加清晰,一般来说像素比为2
就够了
// 自适应屏幕
let onWindowsResize = () =>
sizes.width = window.innerWidth
sizes.height = window.innerHeight
camera.aspect = sizes.width / sizes.height
camera.updateProjectionMatrix()
renderer.setSize(sizes.width, sizes.height)
renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio)
//双击全屏
let onWindowsScreen = () =>
let isFullScreen = document.fullscreenElement
if (!isFullScreen)
renderer.domElement.requestFullscreen()
else
document.exitFullscreen()
let expandFunction = () =>
window.addEventListener('resize', onWindowsResize)
window.addEventListener('dblclick', onWindowsScreen)
六、几何体
概述
:几何体由一个个顶点粒子
构成,每个粒子包含了位置、uv贴图(3d=>2d坐标对应)等,三个顶点形成一个面,在three.js
中。物体由一个个三角形面构成。
BufferGeometry
:是面片、线或点几何体的有效表述。包括顶点位置,面片索引、法相量、颜色值、UV 坐标和自定义缓存属性值。使用 BufferGeometry 可以有效减少向 GPU 传输上述数据所需的开销。目前,three.js
的物体都用上了Buffer
,可以直接调用,一些顶点可以使用这个。
演示链接
:三角形
let createBufferTriangle = () =>
const count = 50
for (let i = 0; i < count; i++)
const pointsArray = new Float32Array(9)
for (let j = 0; j < 9; j++)
pointsArray[j] = (Math.random() - 0.5) * 5
const geometry = new THREE.BufferGeometry()
const material = new THREE.MeshBasicMaterial(
color: new THREE.Color(
Math.random(),
Math.random(),
Math.random(),
),
opacity: Math.random(),
transparent: true,
// wireframe:true
)
geometry.setAttribute('position', new THREE.BufferAttribute(pointsArray, 3))
// geometry.attributes.position = new THREE.BufferAttribute(pointsArray, 3)
const triangle = new THREE.Mesh(geometry, material)
scene.add(triangle)
七、Debug UI
dat.gui
:https://github.com/dataarts/dat.gui 样式好看,动画有点不流畅
lil-gui
:https://lil-gui.georgealways.com/ 动画流畅,官方案例用的多
八、纹理贴图
8.1 mipmapping
mip映射
(mipmapping)是一种技术,它包括一次又一次地创建半个较小版本的纹理,直到得到1x1纹理。
所有这些纹理变化都会发送到GPU,GPU将自动选择最合适的纹理版本。所有的这些都已经由THREE.js和GPU处理,但是我们可以选择不同的过滤算法
8.2 放大滤镜
概述
:原本的贴图大小大于
要渲染的大小,如缩放物体,应用这个
8.3 缩小滤镜
概述
:原本的贴图大小小于
要渲染的大小,如缩放物体,应用这个
当纹理的minFilter属性使用NearestFilter时,我们可以不需要再mip映射了,可以通过以下代码为纹理停用mipmapping,使得GPU不再处理mip映射
//如果不在乎远处物品效果如失真之类的,纹理的minFilter属性使用 NearestFilter时可以停用mipmapping以获得更好性能,根据实际项目而定
colorTexture.generateMipmaps = false
参考链接
:https://threejs.org/docs/index.html#api/zh/constants/Textures
参考链接
:https://blog.csdn.net/weixin_43990650/article/details/121595334
8.3 UV贴图
参考链接
:https://www.bilibili.com/read/cv15999592
掘金
:https://juejin.cn/post/7101209181822124069
资源推荐
- www.poliigon.com
- https://3dtextures.me/
- www.arroway-textures.ch/
纹理、材质、灯光
这部分可以参考网上的资料,这里不做过多讲解
https://blog.csdn.net/weixin_43990650/article/details/121595334
九、阴影
9.1 灯光阴影
四步走
灯光cast=>球体cast=>平面receive=>renderer设置
概述
:灯光利用照相机渲染出shadow map
贴到场景中,得到阴影
简单例子
//直射光
const directionalLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 0.5)
scene.add(directionalLight)
directionalLight.position.set(2, 2, -1)
directionalLight.castShadow = true
directionalLight.shadow.mapSize.width = 1024
directionalLight.shadow.mapSize.height = 1024
directionalLight.shadow.camera.near = 1
directionalLight.shadow.camera.far = 6
directionalLight.shadow.camera.top = 2
directionalLight.shadow.camera.right = 2
directionalLight.shadow.camera.bottom = - 2
directionalLight.shadow.camera.left = - 2
directionalLight.shadow.radius = 10
//只是实体化的工具,参数修改上面的
const directionalLightCameraHelper = new THREE.CameraHelper(directionalLight.shadow.camera)
scene.add(directionalLightCameraHelper)
directionalLightCameraHelper.visible = false
注意:
- 只有平行光、点光源和聚光灯支持阴影
- 平行光是正交相机、其他的是透视相机,可以通过调节角度
9.2 烘焙阴影
概述
:提前在blender
渲染好阴影,这个不会变化,关闭渲染器阴影投射就行
9.3 阴影跟随
概述
:在小球下面放置具有阴影贴图的平面,关闭渲染器阴影,跟随小球运动改变透明度
renderer.shadowMap.enabled = false
十、粒子效果
概述
:粒子可以被用来创建星星、烟雾、雨滴、灰尘、火焰等等。我们可以使用合理的帧速率来创建数千个粒子。每个粒子都是由始终面向摄影机的平面(俩个三角形)组成的
参考链接
:https://blog.csdn.net/weixin_43990650/article/details/121736698
101801718.png" alt=“6” style=“zoom:50%;” />
概述
:提前在blender
渲染好阴影,这个不会变化,关闭渲染器阴影投射就行
9.3 阴影跟随
概述
:在小球下面放置具有阴影贴图的平面,关闭渲染器阴影,跟随小球运动改变透明度
renderer.shadowMap.enabled = false
十、粒子效果
概述
:粒子可以被用来创建星星、烟雾、雨滴、灰尘、火焰等等。我们可以使用合理的帧速率来创建数千个粒子。每个粒子都是由始终面向摄影机的平面(俩个三角形)组成的
官网链接:数字孪生开发平台
本项目由`江苏海洋大学计算机工程学院VR_Team106完成,欢迎加入!!!
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