threejs 贴图动画总结

引言

在三维可视化中，会涉及到很多动画，其中贴图动画是其中很重要的一种，本文介绍几种贴图动画的思路，供大家一起探讨。

流动动画

流动动画通过设置贴图的repeat属性，并不断改变贴图对象的offset让贴图产生流动效果。 这种动画不难实现，首先加载贴图，如下所示：

let img = new Image();
img.src = './images/path.png';
let texture = new eg.Texture(img);
img.onload = function () {
    texture.needsUpdate = true;
}
texture.repeat.set(100,1);
tube.material.map= texture;

function render(){
 tube.material.map.wrapS = eg.RepeatWrapping;
 tube.material.map.offset.set(offset,0);
 tube.material.map.needsUpdate = true;
 offset += 0.01;
}

上面代码，实现了一个tube（管道），然后给管道加了一个贴图texture。 在渲染的时候，不断更新texture对象的offset的值，此时就可以生产流动的动画。如下图所示：

雪碧图动画（Sprite Sheet）

图集也就是常说的雪碧图，就是把一系列小图按照一定的布局放到一张大图上面。 在使用的时候，截取大图的一部分来获取某个小图。 这在web端是一种常用的手段，通常用于减少图片数量，从而降低网络请求数量。

通过雪碧图的方式，可以把动画的系列动作的每一帧都布局在雪碧图上。 然后通过雪碧图创建texture对象，设置贴图的repeat和offset，让每次绘制获取雪碧图上的某一帧图像，不断改变offset，就可以形成绘制不同帧的动画效果。比如下面的图片：

下面这个threejs的demo，就是这样的效果，所以此处不再赘述代码，有兴趣的读者可以查看demo的源代码。

https://stemkoski.github.io/Three.js/Texture-Animation.html 效果如下图所示：

GIF动画

gif图片本身自带动画，如果gif放到Image对象上，动画会自动播放，只是当把gif作为贴图对象的图片的时候。 不会自动播放动画。
要自动播放gif动画，需要使用解析gif的库，把gif图片的每一帧解析出来， 并把每一帧图像绘制到一个canvas上，把canvas作为贴图对象的图片。大致代码如下：

加载gif图片，并解析图片。其中解析图片用到了一个库omggif，利用里面的GifReader可以解析gif图片的帧数据：

import { GifReader } from 'omggif';
  const loader = new FileLoader(this.manager);
    loader.setPath(this.path);
    loader.setResponseType('arraybuffer');

    loader.load(url, (response) => {
      const gifData = new Uint8Array(response);
      const reader = new GifReader(gifData);
      if (onLoad) onLoad(reader);
    }, onProgress, onError);

然后不断的更新贴图的图像：

 draw() {
      if (!this.reader) {
        return;
      }
      
      const { reader, image, context } = this;
      const { width, height } = image;
  
      const frameNum = ++this.frameNumber % reader.numFrames();
      const frameInfo = reader.frameInfo(frameNum);
  
      if (frameNum === 0) {
        // always clear canvas to start
        context.clearRect(0, 0, width, height);
      } else if (this.previousFrameInfo && this.previousFrameInfo.disposal === 2) {
        // disposal was "restore to background" which is essentially "restore to transparent"
        context.clearRect(this.previousFrameInfo.x,
                          this.previousFrameInfo.y,
                          this.previousFrameInfo.width,
                          this.previousFrameInfo.height);
      }
  
      const imageData = context.getImageData(0, 0, width, height);
      reader.decodeAndBlitFrameRGBA(frameNum, imageData.data);
      context.putImageData(imageData, 0, 0);
  
      this.needsUpdate = true;
  
      this.previousFrameInfo = frameInfo;
      this.timeoutId = setTimeout(this.draw.bind(this), (frameInfo.delay || 2) * 10);
    }

最终的gif贴图效果如下图所示

APNG动画

APNG图片和gif图片是类似的，也是动画图片。 不过相对于gif来说。APNG可以设置半透明，边缘锯齿不严重，所以使用APNG的图片的效果要优于gif图片。

原理上类似，也是解析APNG图片，然后把没一帧一次绘制到canvas上，并不断更新texture对象。 解析APNG图片，使用了一个开源库，APNG-canvas。 有兴趣读者可以自行研究，此处不重点讲述。

解析完成后，可以把解析的帧集合进行绘制，代码如下：

draw() {
      if (!this.reader) {
        return;
      }
      
      const { reader, image, context } = this;
      const { width, height } = image;
  
      const frameNum = ++this.frameNumber % reader.numFrames;
      const frameInfo = reader.frames[frameNum];
  
      if (frameNum === 0) {
        // always clear canvas to start
        context.clearRect(0, 0, width, height);
      // } else if (this.previousFrameInfo && this.previousFrameInfo.disposal === 2) {
      } else if (this.previousFrameInfo) {
        // disposal was "restore to background" which is essentially "restore to transparent"
        context.clearRect(this.previousFrameInfo.left,
                          this.previousFrameInfo.top,
                          this.previousFrameInfo.width,
                          this.previousFrameInfo.height);
      }
  
      const imageData = context.getImageData(0, 0, width, height);
      // reader.decodeAndBlitFrameRGBA(frameNum, imageData.data);
      // context.putImageData(imageData, 0, 0);
      context.drawImage(frameInfo.img,frameInfo.left,frameInfo.top,frameInfo.width,frameInfo.height);
  
      this.needsUpdate = true;
  
      this.previousFrameInfo = frameInfo;
      this.timeoutId = setTimeout(this.draw.bind(this), frameInfo.delay);

最终的apng贴图效果如下图所示

总结

本文介绍了 theejs 贴图动画的多种实现思路。 包括 纹理流动，雪碧图，gif和apng动画。 通过这些动画能力，可以创建出丰富多彩的可视化效果。

如果对可视化感兴趣，可以和我交流，微信541002349（可入微信群）。

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