Threejs学习一

2023-12-13 14:24:40

Threejs学习和总结前传

学习 Three.js 之前要知道的

什么是 WebGL？

WebGL（Web 图形库）是一种 JavaScript API，用于在任何兼容的 Web 浏览器中呈现交互式 3D 和 2D 图形，而无需使用插件。WebGL 通过引入一个与 OpenGL ES 2.0 紧密相符合的 API，可以在 HTML5 <canvas> 元素中使用。WebGL 给我们提供了一系列的图形接口，能够让我们通过 JavaScript 去使用 GPU 来进行浏览器图形渲染的工具。

什么是 Three.js？

Three.js 是一款 webGL 框架，由于其易用性被广泛应用。Three.js 在 WebGL 的 API 接口基础上，又进行的一层封装。Three.js 以简单、直观的方式封装了 3D 图形编程中常用的对象。Three.js 在开发中使用了很多图形引擎的高级技巧，极大地提高了性能。另外，由于内置了很多常用对象和极易上手的工具，Three.js 的功能也非常强大，Three.js 还是完全开源的。

WEBGL 和 Three.js 的关系

WebGL 原生 API 是一种非常低级的接口，而且还需要一些数学和图形学的相关技术。对于没有相关基础的人来说，入门真的很难，Three.js 将入门的门槛降低了一大截，对 WebGL 进行封装，简化我们创建三维动画场景的过程。

用最简单的一句话概括：WebGL 和 Three.js 的关系，相当于 JavaScript 和 jQuery 的关系。

功能概述

Three.js 作为 WebGL 框架中的佼佼者，由于它的易用性和扩展性，使得它能够满足大部分的开发需求，Three.js 的具体功能如下：

Three.js 掩盖了 3D 渲染的细节：Three.js 将 WebGL 原生 API 的细节抽象化，将 3D 场景拆解为网格、材质和光源（即它内置了图形编程常用的一些对象种类）。
面向对象：开发者可以使用上层的 JavaScript 对象，而不是仅仅调用 JavaScript 函数。
功能非常丰富：Three.js 除封装了 WebGL 原始 API 之外，Three.js 还包含了许多实用的内置对象，可以方便地应用于游戏开发、动画制作、幻灯片制作、髙分辨率模型和一些特殊的视觉效果制作。
速度很快：Three.js 采用了 3D 图形最佳实践来保证在不失可用性的前提下，保持极高的性能。
支持交互：WebGL 本身并不提供拾取（Picking）功能（即是否知道鼠标正处于某个物体上）。而 Three.js 则固化了拾取支持，这就使得你可以轻松为你的应用添加交互功能。
包含数学库：Three.js 拥有一个强大易用的数学库，你可以在其中进行矩阵、投影和矢量运算。
内置文件格式支持：你可以使用流行的 3D 建模软件导出文本格式的文件，然后使用 Three.js 加载，也可以使用 Three.js 自己的 JSON 格式或二进制格式。
扩展性很强：为 Three.js 添加新的特性或进行自定义优化是很容易的事情。如果你需要某个特殊的数据结构，那么只需要封装到 Three.js 即可。
支持 HTML5 Canvas：Three.js 不但支持 WebGL，而且还支持使用 Canvas2D、Css3D 和 SVG 进行渲染。在未兼容 WebGL 的环境中可以回退到其它的解决方案。

缺点

官网文档非常粗糙，对于新手极度不友好。
国内的相关资源匮乏。
Three.js 所有的资料都是以英文格式存在，对国内的朋友来说又提高了门槛。
Three.js 不是游戏引擎，一些游戏相关的功能没有封装在里面，如果需要相关的功能需要进行二次开发。

Three.js 与其他库的对比

库名	描述	相比 Three.js
Babylon.js	是最好的 JavaScript 3D 游戏引擎，它能创建专业级三维游戏。主要以游戏开发和易用性为主

Three.js 比较全面，而 Babylon.js 专注于游戏方面。

Babylon.js 提供了对碰撞检测、场景重力、面向游戏的照相机，Three.js 本身不自带，需要依靠引入插件实现。

对于 WebGL 的封装，双方做得各有千秋，Three.js 浅一些，好处是易于扩展，易于向更底层学习；Babylon.js 深一些，好处是易用，但扩展难度大一些。

Three.js 的发展依靠社区推动，出来的比较早，发展比较成熟，Babylon.js 由微软公司在 2013 推出，文档和社区都比较健全，国内还不怎么火。

|
| PlayCanvas | 是一个基于 WebGL 游戏引擎的企业级开源 JavaScript 框架，它有许多的开发工具能帮你快速创建 3D 游戏 | PlayCanvas 的优势在于它有云端的在线可视化编辑工具。 PlayCanvas 的扩展性不如 Three.js。最主要是 PlayCanvas 不完全开源，还商业付费。 |
| Cesium | 是国外一个基于 JavaScript 编写的使用 WebGL 的地图引擎，支持 3D、2D、2.5D 形式的地图展示，可以自行绘制图形，高亮区域。 | Cesium 是一个地图引擎，专注于 GIS，相关项目推荐使用它，其它项目还是算了。至于库的扩展，其它的配套插件，以及周边的资源都不及 Three.js。 |

Three.js 在其库的扩展性，易用性以及功能方面有很好的优势。

Three.js-master 源码目录结构

build：里面含有 Three.js 构建出来的 JavaScript 文件，可以直接引入使用，并有压缩版；
docs：Three.js 的官方文档；
editor：Three.js 的一个网页版的模型编辑器；
examples：Three.js 的官方案例，如果全都学会，必将成为大神；
src：这里面放置的全是编译 Three.js 的源文件；
test：一些官方测试代码，我们一般用不到；
utils：一些相关插件；
其他：开发环境搭建、开发所需要的文件，如果不对 Three.js 进行二次开发，用不到。

使用 Three.js

第一个案例

所有关于Threejs的代码均在https://github.com/Cenergy/webpack-threejs.git

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <meta charset="utf-8" />
    <title>第一个Three.js案例</title>
    <style>
      body {
        margin: 0;
      }

      canvas {
        width: 100%;
        height: 100%;
        display: block;
      }
    </style>

  </head>
  <body onl oad="init()">
    <script src="https://cdn.bootcss.com/three.js/108/three.js"></script>
    <script>
      //声明一些全局变量
      var renderer, camera, scene, geometry, material, mesh;

      //初始化渲染器
      function initRenderer() {
        renderer = new THREE.WebGLRenderer(); //实例化渲染器
        renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); //设置宽和高
        document.body.appendChild(renderer.domElement); //添加到dom
      }

      //初始化场景
      function initScene() {
        scene = new THREE.Scene(); //实例化场景
      }

      //初始化相机
      function initCamera() {
        camera = new THREE.PerspectiveCamera(
          45,
          window.innerWidth / window.innerHeight,
          0.1,
          200
        ); //实例化相机
        camera.position.set(0, 0, 15);
      }

      //创建模型
      function initMesh() {
        geometry = new THREE.BoxGeometry(2, 2, 2); //创建几何体
        material = new THREE.MeshNormalMaterial(); //创建材质
        mesh = new THREE.Mesh(geometry, material); //创建网格
        scene.add(mesh); //将网格添加到场景
      }

      //运行动画
      function animate() {
        requestAnimationFrame(animate); //循环调用函数
        mesh.rotation.x += 0.01; //每帧网格模型的沿x轴旋转0.01弧度
        mesh.rotation.y += 0.02; //每帧网格模型的沿y轴旋转0.02弧度
        renderer.render(scene, camera); //渲染界面
      }

      //初始化函数，页面加载完成是调用
      function init() {
        initRenderer();
        initScene();
        initCamera();
        initMesh();
        animate();
      }
    </script>

  </body>
</html>

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