关于从入门three.js到做出3d地球这件事(第二篇: 开发必备的辅助技能)

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    关于从入门three.js到做出3d地球这件事(第二篇: 开发必备的辅助技能)

    本篇介绍

         开发3d效果的时候, 不能每次都通过刷新页面来更新图像, 我们工程师当然会发明出相应的工具辅助开发工作, 这一篇我们一起学习三个好用的工具, 让我们的开发更畅快。

         上篇我们讲解了three.js的基本配置代码, 想看的同学可以访问这个链接: 关于从入门three.js到做出3d地球这件事(第一篇: 通俗易懂的入门)

    一. 相机的配置

    • 这里介绍的是透视相机

         介绍工具之前我们先把相机的关键概念系统的学一遍, 因为以后我们要利用相机做很多有趣的事。
         这里以上一篇绘制的最基本的坐标系为例进行说明, 如下图:
    image.png

    第一: position 相机位置

         位置属性很重要很常用, 不同的位置呈现出不同的景色, 我们可以把相机理解为我们在3d世界中的眼睛, 而调整相机的位置就相当于我们走到不同的角度去看这个3d世界。
         看过上一篇你会知道我们的相机实例叫camera, 我们对他的position属性进行设置就可以调整位置。

    • 第一种设置方式
        camera.position.x = 2;
    camera.position.y = 2;
    camera.position.z = 10;

    上面就是分别调节了相机的x, y, z轴的距离, 我们看到的景象变成了下面的样子。
    image.png

    • 第二种设置方式

         position身上有set方法可以设置, 三个参数对应的是x, y, z。

    camera.position.set(2, 2, 10)

         效果与上面的一样。

    • 第三种设置方式

         position可以直接设置x, y, z属性, 本身又有set方法, 那么position属性本身到底是个什么那? 让我们打印出来看看。
    image.png
    isVector3: true也就是说它是一个Vector实例, 那么Vector是什么?
    我们以后会经常和这个单词打交道, 让我们一起记住它。
    image.png

    • 先不细聊向量

    因为向量是个很重要的概念, 我们后面会单独大篇幅的详谈, 这里咱们单纯的理解为new THREE.Vector3(2, 2, 10)是生成了一个点, 参数就是这个点的xyz坐标, 而我们相机的position属性就是这样一个对象。

    • 注意: 直接赋值是无效的

    camera.position = new THREE.Vector3(2, 2, 10) 无效

    需要利用add方法来实现
    camera.position.add(new THREE.Vector3(2, 2, 10)) 有效

    • 别被唬住

    上面展示了大部分常用的设置position的方法, 我在初学three.js的时候被网上各种写法弄晕了所以这里特意列出大部分写法, 希望当你再看其它资料的时候就不会被乱七八糟的写法唬住了。

    第二: lookAt 相机看向哪里

         这个概念简直太重要了, 如其字面意思就是看向哪里, 上面相机位置已经调整完毕, 那么我们要调整相机拍摄哪里了。

    默认是(0,0,0)的位置如下图:
    image.png

    当我们看向坐标系的 (3, 3, 0)位置也就是右上角:
    image.png

         从它的效果我们可以发现, 这个属性非常适合在3d游戏中调整人物的方向时改变图像, 如果你要做第一人称游戏一个人在城市里奔跑的效果, 那无非就是不断的改变相机的position与lookAt就能做到了。

    • 设置方式

    这里可以直接设置: camera.lookAt(3, 3, 0);
    还可以利用向量来设置: camera.lookAt(new THREE.Vector3(3, 3, 0));

    第三: up 谁为相机上方

    先来一张默认的情况, 不难看出绿的是y, 红的是x, z正对着我们所以暂时看不到:
    image.png

    我们设置一下camera.up.set(1, 0, 0);
    image.png

    上面x的值成为了最大, 所以他变成了上方的坐标轴, 当然如我们设一个乱乱的值camera.up.set(1, 0.5, 0); 那么效果如下:
    image.png

    这个属性的设置方式就是set方法或者camera.up = new THREE.Vector3(1, 0.5, 0);

    可以利用这个属性模拟第一人称游戏里任务摔倒了看这个世界....

    坑点

    我当前版本的three.js想要up属性生效需要在设置完up属性之后再主动指定一下camera.lookAt(0, 0, 0);否则up属性不生效;

    二. GUI的使用

         上面讲了这么多, 我们现在想让场景动起来, 所以需要不断的渲染出3d图像, 我们利用requestAnimationFrame反复调用渲染函数就能实现动画效果了。

    const animate = function () {
        requestAnimationFrame(animate);
        renderer.render(scene, camera);
    };
animate();

    -全名dat.gui.js
    他的功能是为属性生成一个可调节值的面板, 方便我们不断修改数值而不用刷新页面如下图:
    image.png
    鼠标拖动调节
    image.png

    image
    -引入GUI
    <script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/dat-gui/0.7.7/dat.gui.min.js"></script>
    引入之后我们全局多了一个dat属性。

    const gui = new dat.GUI();
// 1: 定义一个我们要改变的对象
const pames = {
  x: 0
}
// 2: 把这个值放入控制器
gui.add(pames, "x", 0, 5).name("x轴的距离")

    参数解答

    1. 传入要改变的对象。
    2. 要改变这个对象身上的哪个属性。
    3. 最小值
    4. 最大值
    5. .name('显示在调节栏的名称')

    在每次渲染的时候更新一下相机的x轴位置。

    const animate = function () {
    camera.position.x = pames.x
    requestAnimationFrame(animate);
    renderer.render(scene, camera);
}
animate();

    知道上面这些就可以应付很多的场景了, 一个工具而已不用深究啦。

    全部代码
    <html>
    <script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/three.js/r122/three.min.js"></script>
    <script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/dat-gui/0.7.7/dat.gui.min.js"></script>
    <script>
        const scene = new THREE.Scene();
        const camera = new THREE.PerspectiveCamera(35, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 1000);
        camera.position.z = 20;
        const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
        renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
        renderer.setClearColor(0x00FFFF, .5);
        document.body.appendChild(renderer.domElement);
        const axisHelper = new THREE.AxisHelper(2)
        scene.add(axisHelper)
        const pames = {
            x: 0
        }
        function createUI() {
            var gui = new dat.GUI();
            gui.add(pames, "x", 0, 5).name("x轴的距离")
        }
        const animate = function () {
            camera.position.x = pames.x
            requestAnimationFrame(animate);
            renderer.render(scene, camera);
        }
        createUI()
        animate();
    </script>
</body>
</html>

    三. tween的使用

         tween.js是用来做流畅动画的库, 比我们自己写动画方便多了tween官网地址。

    下面编写了一个相机平滑的向右上角移动的代码。

    const tween = new TWEEN.Tween(camera.position).to({
    x: 10,
    y: 10
}, 2000).repeat(Infinity).start();

 // tween.stop() // 可以停止动画
 
const animate = function () {
    TWEEN.update();
    requestAnimationFrame(animate);
    renderer.render(scene, camera);
}
animate();
    1. new TWEEN.Tween("这里传入要改变的对象")。
    2. .to( x: 10 y: 10}, 2000), 在2000毫秒时将x与y属性变成10。
    3. .repeat(Infinity), 这个动无限循环。
    4. .start();, 开始执行动画。
    5. .stop();, 停止动画。
    6. TWEEN.update();, 每次调用渲染函数都要调用一下动画的更新函数。

    效果如下(思否暂时无法传gif图片, 但我已经向高老板反应了):
    image.png
    image.png

    下面是动图, 显示可能有问题。
    image

    这个库大概的原理就是每次调用update方法的时候判断一下该动画已经执行了多久时间, 然后算出当前时间目标对象的值应该变为多少, 当然它还会对性能有所优化。

    全部代码如下:
    <html>
<style>
    * {
        padding: 0;
        margin: 0;
    }
</style>

<body>
    <script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/three.js/r122/three.min.js"></script>
    <script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/tween.js/18.6.4/tween.umd.js"></script>
    <script>
        const scene = new THREE.Scene();
        const camera = new THREE.PerspectiveCamera(35, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 1000);
        camera.position.z = 20;
        const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
        renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
        renderer.setClearColor(0x00FFFF, .5);
        document.body.appendChild(renderer.domElement);
        const axisHelper = new THREE.AxisHelper(2)
        scene.add(axisHelper)

        const tween = new TWEEN.Tween(camera.position).to({
            x: 10,
            y: 10
        }, 2000).repeat(Infinity).start()
        const animate = function () {
            TWEEN.update()
            requestAnimationFrame(animate);
            renderer.render(scene, camera);
        }
        animate();
    </script>
</body>

</html>

    四. 轨道控制器的使用

         这个就厉害了, 让我们可以使用鼠标转动我们的相机, 仿若进入到3d世界一般。

    image

    随着我们按住鼠标并且移动, 视角就随之变化仿佛身临其境一般。

    // 将轨道控制器的代码放在对应的文件夹里面, 如果你没找到就用下面我分享的文件。
<script src="./utils/OrbitControls.js"></script>

    引入成功页面THREE身上会出现OrbitControls方法, 我们需要传入相机与渲染的容器。

      const orbitControls = new THREE.OrbitControls(camera, renderer.domElement);
  orbitControls.target = new THREE.Vector3(0, 0, 0);//控制焦点

         cdn上我没查到, 想要获取代码的同学可以复制我的笔记内容到项目中 three.js轨道控制器

    直接在页面引入与通过npm包的方式引入有区别, 到了讲在vue里的使用的时候我们再详细说。
    全部代码如下: (要有./utils/OrbitControls.js的代码, 没有的话来我笔记下载)
    <html>

<body>
    <script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/three.js/r122/three.min.js"></script>
    <script src="./utils/OrbitControls.js"></script>
    <script>
        const scene = new THREE.Scene();
        const camera = new THREE.PerspectiveCamera(35, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 1000);
        camera.position.z = 10;
        const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
        renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
        renderer.setClearColor(0x00FFFF, .5)
        // 轨道控制器
        orbitControls = new THREE.OrbitControls(camera, renderer.domElement);
        // orbitControls.target = new THREE.Vector3(0, 0, 0);
        // 轨道控制器
        document.body.appendChild(renderer.domElement);
        const axisHelper = new THREE.AxisHelper(2)
        scene.add(axisHelper)
        var animate = function () {
            requestAnimationFrame(animate);
            renderer.render(scene, camera);
        };
        animate();
    </script>
</body>

</html>

    end.

    下一篇将会介绍 光源, 与 阴影的玩法了, 希望与你一起进步。

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