1.动画构思
就是中间有个红太阳,外面有几个行星球体环绕着太阳在各自轨道上做圆周运动。下面是效果图
2.基本要素
使用threejs的基本构件包括:渲染器(renderer),相机(camera),场景(scene),光线(light)。首先将这些基本构件都分别初始化一下。
2.1初始化渲染器
渲染器可以理解为画布,用于绘制照相机观察到的画面,一般使用WebGLRenderer这种类型的渲染器,其余还有CanvasRenderer等别的类型,这里不做介绍了。
function initThree(){ width=window.innerWidth; height=window.innerHeight; renderer=new THREE.WebGLRenderer({ antialias : true //开启抗锯齿 }); renderer.setSize(width,height);//设置画布大小 renderer.setClearColor(0x000000);//设置画布背景颜色 document.body.appendChild(renderer.domElement);//将画布追加到html文档中
}
2.2初始化照相机
照相机分为两种,透视相机(PerspectiveCamera)和正交相机(OrthographicCamera)。
透视相机符合人的视觉直接,近大远小。新建一个透视相机
new THREE.PerspectiveCamera( 45,//视野角度 width/height,//纵横比=>视野形状长形还是方形 1,//近景距离 10000);//远景距离
正交相机,物体大小不随距离远近变化,常用于建筑方面,新建一个正交相机视景体
new THREE.OrthographicCamera( //正交摄像机=>视景体 window.innerWidth / - 2, //左平面距离视点距离 window.innerWidth / 2, //右平面距离视点距离 window.innerHeight / 2, //上平面距离视点距离 window.innerHeight / - 2, //下平面距离视点距离 10, //近平面距离视点距离 1000 );//远平面距离视点距离
这里我使用透视相机,初始化相机代码
function initCamera(){ camera=new THREE.PerspectiveCamera(45,width/height,1,10000); camera.position.x=100; camera.position.y=100; camera.position.z=100; camera.up.x=0; camera.up.y=1; camera.up.z=0; camera.lookAt(0,0,0);
}
camera.position设置了相机的位置,这里是在空间坐标系中的(100,100,100)这个位置。camera.up设置了相机头部朝向方向,这里设置了y=1,就是(0,0,0)和(0,1,0)连线作为上方,就是y轴向上,整个空间坐标系以此方向来放置。
camera.lookAt设置了相机视点方向,就是照相机往哪里拍的问题。
2.3初始化场景
只需要scene=new THREE.Scene();场景是存放光线,物体等各类构件的容器,只有在场景中的物体才能被相机拍到。
2.4初始化光源
光源一共有好多种,各类光源都有自身的特性。这里介绍几种光源:
环境光(AmbientLight):各个位置的光线相同,无法确定光源。例:new THREE.AmbientLight( 0xff0000 );//参数:颜色;
方向光(DirectionLight):来自某一方向的光源。例:new THREE.DirectionalLight(0xFF0000,1); //参数:颜色,强度(0~1);
点光源(PointLight):光线来自某一点。例:new THREE.PointLight( 0xff0000,1,0 );//参数:颜色,光源强度(0~1),距离(从最大值衰减到0,需要的距离,默认为0,不衰减);
聚光灯(SpotLight):例:new THREE.SpotLight( 0xff0000,1,0,30,0 );//参数:颜色,光源强度(0~1),距离(从最大值衰减到0,需要的距离,默认为0,不衰减),角度(聚光灯着色的角度,用弧度作为单位,这个角度是和光源的方向形成的角度),exponent(光源模型中,衰减的一个参数,越大衰减约快。)
这里我们使用方向光:
function initLight(){ light=new THREE.DirectionalLight(0xffffff,1); light.position.set(10,10,3);//设置光源方向 scene.add(light);//将光源添加到场景中 }
2.5画个球体
首先需要绘制一个几何形状,threejs里面有很多的二维和三维形状,比如长方体(cubeGeometry),平面(PlaneGeometry),球体(SphereGeometry),圆形(CircleGeometry),圆柱体(CylinderGeometry)等,这里不展开了。
这里需要绘制个球形(SphereGeometry):
THREE.SphereGeometry( radius, //半径 segmentsWidth, //经度上的切片数 (在起始经度和经度跨度的范围内,像切西瓜从上往下切,切的片数) segmentsHeight, //纬度上的切片数 (在起始纬度和纬度跨度的范围内,切西瓜从左往右切,切出来的层数) phiStart, //经度开始的弧度 phiLength, //经度跨过的弧度 thetaStart, //纬度开始的弧度 thetaLength //纬度经过的弧度 )
初始化球体代码
var sunMesh;//太阳 function initSun(){ var geometry=new THREE.SphereGeometry(10,28,22);//球体半径为10,经度切为28份,纬度切为22份(根据需要自行设置) var material=new THREE.MeshLambertMaterial({color:0xff0000})//使用Lambert材质,设为红色 sunMesh=new THREE.Mesh(geometry,material);//使用网格创建物体 sunMesh.position.set(0,0,0);//设置球体位置 scene.add(sunMesh);//添加到场景中 }
关于材质这里介绍三种:
基本材质(BasicMaterial):渲染后物体的颜色始终为该材质的颜色,而不会由于光照产生明暗、阴影效果。如果没有指定材质的颜色,则颜色是随机的。
Lambert材质(LambertMaterial):是符合 Lambert 光照模型的材质。Lambert 光照模型的主要特点是只考虑漫反射而不考虑镜面反射的效果,因而对于金属、镜子等需要镜面反射效果的物体就不适应,对于其他大部分物体的漫反射效果都是适用的。
Phong材质(PhongMaterial):是符合 Phong 光照模型的材质。和 Lambert 不同的是,Phong 模型考虑了镜面反射的效果,因此对于金属、镜面的表现尤为适合。
构造函数都要传入配置项options,常用属性包括:
visible :是否可见,默认为 true side :渲染面片正面或是反面,默认为正面 THREE.FrontSide ,可设置为反面THREE.BackSide ,或双面 THREE.DoubleSide wireframe :是否渲染线而非面,默认为 false color :十六进制 RGB 颜色,如红色表示为 0xff0000 map :使用纹理贴图
2.6,绘制多个不同颜色的球体
使用循环体循环上面的代码,注意根据需要修改一些参数,比如半径和位置信息,然后将生成的球体存放到数组中方便后面动画中使用。
生成16进制颜色
function getColor(){ //定义字符串变量colorValue存放可以构成十六进制颜色值的值 var colorValue="0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f"; //以","为分隔符,将colorValue字符串分割为字符数组["0","1",...,"f"] var colorArray = colorValue.split(","); var color="#";//定义一个存放十六进制颜色值的字符串变量,先将#存放进去 //使用for循环语句生成剩余的六位十六进制值 for(var i=0;i<6;i++){ //colorArray[Math.floor(Math.random()*16)]随机取出 // 由16个元素组成的colorArray的某一个值,然后将其加在color中, //字符串相加后,得出的仍是字符串 color+=colorArray[Math.floor(Math.random()*16)]; } return color; }
循环新建球体
var balls=[]; function initball(){ for(var i=2;i<6;i++){ var geometry=new THREE.SphereGeometry(2+i/2,22,16); var material=new THREE.MeshLambertMaterial({color:getColor()}) ball=new THREE.Mesh(geometry,material); ball.position.set(10*i,0,0); scene.add(ball); balls.push(ball) } }
2.7绘制圆环
一种简单的方式是使用几何形状圆形来绘制,缺点是会有多余的切片线。
var circles=[] function initCycle(){ //用画二维图形的方式画圆 for(var i=2;i<6;i++){ var radius=10*i;//设置同心圆,只有半径不一样 var geometry=new THREE.CircleGeometry(radius,10);//半径,分段数 var material=new THREE.MeshBasicMaterial({color:0xffa500,wireframe:true }) var cycleMesh=new THREE.Mesh(geometry,material); cycleMesh.position.set(0,0,0); cycleMesh.rotateX(Math.PI/2);//默认是绘制在xy平面的,所以这里要旋转下放到xz平面 scene.add(cycleMesh); circles.push(radius) } }
另一种方式是用画线的方式来画圆THREE.Line
function initCycle2(){ //用画线方式画圆 for(var j=2;j<6;j++){ var radius=10*j; var lineGeometry=new THREE.Geometry(); for(var i=0;i<2*Math.PI;i+=Math.PI/30){ lineGeometry.vertices.push(new THREE.Vector3(radius*Math.cos(i),0,radius*Math.sin(i),0)) } var material=new THREE.LineBasicMaterial({color:0xffa500 }) var cycleMesh=new THREE.Line(lineGeometry,material); cycleMesh.position.set(0,0,0); scene.add(cycleMesh); circles.push(radius) } }
首先定义一个几何形状,在几何形状的vertices中push进每一个点(Vector3),点坐标是根据角度计算得出的。弧度制中一整个圆就是2PI的弧度,PI/180代表1角度,分成60段,每段就是PI/30的角度。再由sin和cos计算出坐标值。
现在运行下可以看到效果啦
function init(){ initThree(); initCamera(); initScene(); initLight(); initSun(); initball(); // initCycle(); initCycle2(); renderer.render( scene, camera ); }
3.让画面动起来
我们希望不同的球体以不同的速度做圆周运动。这里的速度应该是角速度,也就是不同的球体要在每一帧中转过不同的角度。然后根据每个球体所在圆环的半径来重新设置球体的坐标,球体就会运动起来了。
首先设置统一的起始角度,设置在x轴上,那么角度就是PI/2。然后设置每次转动的角度。
var deg=Math.PI/2; function ballAnim(){ deg+=1/6*Math.PI/180;//每次转动1/6度 balls.forEach((ball,index)=>{ var ballDeg=3*deg/(index+1);//根据索引值设置每个球体转动不同的角度 ball.position.x=Math.sin(ballDeg)*circles[index]; ball.position.z=Math.cos(ballDeg)*circles[index]; }) }
最后是使用requestAnimationFrame来不停的刷新画面,从而产生动画。
function anim(){ ballAnim(); renderer.render( scene, camera ); requestAnimationFrame(anim); } //执行即可 init() anim()
4.性能监控(FPS)
引入stats.js,新建一个实例,在动画函数anim中调用其update方法。
function setStats(){ stats=new Stats(); stats.domElement.style.position='absolute'; stats.domElement.style.left='0'; stats.domElement.style.top='0'; document.body.appendChild(stats.domElement); }
修改anim方法
function anim(){ ballAnim(); renderer.render( scene, camera ); stats.update() requestAnimationFrame(anim); }
5.完整代码
<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>demo-sun</title> <style> canvas{width:100%;height:100%;} </style> <script src="./three.min.js"></script> <script src="./stats.js"></script> </head> <body> <script> var renderer,camera,scene,stats,light; var width,height; function initThree(){ width=window.innerWidth; height=window.innerHeight; renderer=new THREE.WebGLRenderer({ antialias : true //开启抗锯齿 }); renderer.setSize(width,height);//设置画布大小 renderer.setClearColor(0x000000);//设置画布背景颜色 document.body.appendChild(renderer.domElement);//将画布追加到html文档中 } function setStats(){ stats=new Stats(); stats.domElement.style.position='absolute'; stats.domElement.style.left='0'; stats.domElement.style.top='0'; document.body.appendChild(stats.domElement); } function initCamera(){ camera=new THREE.PerspectiveCamera(45,width/height,1,10000); camera.position.x=100; camera.position.y=100; camera.position.z=100; camera.up.x=0; camera.up.y=1; camera.up.z=0; camera.lookAt(0,0,0); } function initScene(){ scene=new THREE.Scene(); } function initLight(){ light=new THREE.DirectionalLight(0xffffff,1); light.position.set(10,10,3); scene.add(light); } var sunMesh;//太阳 function initSun(){ var geometry=new THREE.SphereGeometry(10,28,22);//球体半径为10,经度切为28份,纬度切为22份(根据需要自行设置) var material=new THREE.MeshLambertMaterial({color:0xff0000})//使用Lambert材质,设为红色 sunMesh=new THREE.Mesh(geometry,material); sunMesh.position.set(0,0,0);//设置球体位置 scene.add(sunMesh);//添加到场景中 } var balls=[]; function initball(){ for(var i=2;i<6;i++){ var geometry=new THREE.SphereGeometry(2+i/2,22,16); var material=new THREE.MeshLambertMaterial({color:getColor()}) ball=new THREE.Mesh(geometry,material); ball.position.set(10*i,0,0); scene.add(ball); balls.push(ball) } } function getColor(){ //定义字符串变量colorValue存放可以构成十六进制颜色值的值 var colorValue="0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f"; //以","为分隔符,将colorValue字符串分割为字符数组["0","1",...,"f"] var colorArray = colorValue.split(","); var color="#";//定义一个存放十六进制颜色值的字符串变量,先将#存放进去 //使用for循环语句生成剩余的六位十六进制值 for(var i=0;i<6;i++){ //colorArray[Math.floor(Math.random()*16)]随机取出 // 由16个元素组成的colorArray的某一个值,然后将其加在color中, //字符串相加后,得出的仍是字符串 color+=colorArray[Math.floor(Math.random()*16)]; } return color; } var circles=[] function initCycle(){ //用画二维图形的方式画圆 for(var i=2;i<6;i++){ var radius=10*i;//设置同心圆,只有半径不一样 var geometry=new THREE.CircleGeometry(radius,10);//半径,分段数 var material=new THREE.MeshBasicMaterial({color:0xffa500,wireframe:true }) var cycleMesh=new THREE.Mesh(geometry,material); cycleMesh.position.set(0,0,0); cycleMesh.rotateX(Math.PI/2);//默认是绘制在xy平面的,所以这里要旋转下放到xz平面 scene.add(cycleMesh); circles.push(radius) } } function initCycle2(){ //用画线方式画圆 for(var j=2;j<6;j++){ var radius=10*j; var lineGeometry=new THREE.Geometry(); for(var i=0;i<2*Math.PI;i+=Math.PI/30){ lineGeometry.vertices.push(new THREE.Vector3(radius*Math.cos(i),0,radius*Math.sin(i),0)) } var material=new THREE.LineBasicMaterial({color:0xffa500 }) var cycleMesh=new THREE.Line(lineGeometry,material); cycleMesh.position.set(0,0,0); scene.add(cycleMesh); circles.push(radius) } } var deg=Math.PI/2; function ballAnim(){ deg+=1/6*Math.PI/180;//每次转动1/6度 balls.forEach((ball,index)=>{ var ballDeg=3*deg/(index+1);//根据索引值设置每个球体转动不同的角度 ball.position.x=Math.sin(ballDeg)*circles[index]; ball.position.z=Math.cos(ballDeg)*circles[index]; }) } function init(){ initThree(); setStats(); initCamera(); initScene(); initLight(); initSun(); initball(); // initCycle(); initCycle2(); } function anim(){ ballAnim(); renderer.render( scene, camera ); stats.update() requestAnimationFrame(anim); } init() anim() </script> </body> </html>