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运用Three.js 绘制3D模型

发布时间: 2012-11-07 09:56:10 作者: rapoo

使用Three.js 绘制3D模型

关于Three.js

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一. 获取THREE.js

three.js的代码托管在github上面,https://github.com/mrdoob/three.js/

我们可以用git来获取代码,闲麻烦的话也可以直接下载zip文件。

二. 目录结构

拿到代码后先看下three.js的目录结构

|-build

???? |-custom

???? |-Three.js

|-examples

|-gui

|-src

???? |-cameras

???? |-core

???? |-extras

???? |-lights

???? |-materials

???? |-objects

???? |-renderers

???? |-scenes

???? |-textures

???? |-Three.js

|-utils

???? |-compiler

???? |-exporters

???? |-build.bat

???? |-build.sh

???? |-build.xml

???? |-build_all.bat

???? |-build_all.sh

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  1. build目录下是源代码连接压缩过后的js文件,而连接和压缩源代码的工具放在utils目录下,在utils目录下还有一个exporters目录,是各种模型导出工具,插件,有blender和max的导出插件,还有把fbx转成THREE.js场景文件的python脚本。
  2. examples目录下都是three.js的示例,值得一提的是,里面有很多实用的shader脚本和js脚本可以拿来在自己的项目里用,比如js/ShaderExtra.js提供了很多现成的shader代码,js/postprocessing下提供了封装起来的几种常用的后处理的接口
  3. gui下面是一些封装后的ui接口
  4. src当然就是重头戏了,three.js的源代码都在这个目录下,src里下的各个子目录也很好的体现了three.js的构成,像camera,light,object这些都是一个场景(scene)的基础对象,而scenes下面则是对整个场景的管理代码,像scene graph的实现,renderers下是核心渲染器的实现,three.js对于场景和渲染器分离的还不错,可以用不同的renderer渲染同一个场景,当然对于一些WebGL支持的高级特性,使用其它的renderer肯定是不行的。还有一个extras目录是在核心代码之上的一些未程序提供便利的接口,比如提供了一些常用的camera,material,light。
  5. utils目录上面已提过

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三. example分析 - webgl trackballcamera earth

运用Three.js 绘制3D模型

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在线地址:http://216.108.229.22/examples/webgl_trackballcamera_earth.html

examples目录下也有该示例

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在这个example里我们能够看到:

  • 一个最基本的three.js应用需要有的东西
  • camera的创建以及camera control的添加
  • 基本形体的创建,材质的创建
  • 粒子系统的创建,这个会后面讲。

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    这里不会逐行逐行代码的分析,而是对于每个特性挑出代码来讲。

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    一个three.js应用的基本结构。

    不管用什么写3d应用,c++的ogre,flash的pv3d,js的o3d,又或者使用场景编辑器,一个3d场景所需要的最基本的东西都是一样的,一个主要的camera,一个主要的scene。

    当然一般的场景里都会有物体,有灯光,每个物体都有材质。我们在three.js中可以一个个手动创建,也可以直接加载一个记录场景数据的json文件。

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    创建一个scene

    从图中可以看到,要唯一确定一个透视的视锥(Viewing Frustum)至少需要上述的四个参数。

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    调整摄像机的位置和朝向

    创建一个摄像机还需要摆好这个摄像机的位置和朝向,three.js里可以用camera.lookAt函数来设置摄像机的朝向,用camera.position设置摄像机的位置

    这个demo里由于创建了一个实现轨迹球控制效果的TrackballControls,因此camera的变换都被封装在这里面了。

    如果看lookAt的代码,其实这些操作都是矩阵的操作,摄像机本质上和一个场景中的实体无异,都是使用变换矩阵来做变换。

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    下面要为场景中添加一些东西了

    我们可以在演示中大概看到这个场景中有一个地球,一个月球,周围的太空,还有一个一直照着地球模拟太阳的光照,如果看得仔细点,我们还会发现其实地球外面还包着一层大气层。

    下面要一一在场景中添加进入这些东西

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    1. 首先是地球

    在WebGL里创建一个object,我们需要的最基本的数据就是这个object的顶点位置,当然,如果需要这个物体能够入眼的话,我们还需要为它编写shader,需要传入顶点的法线数据,需要传入texcoord来完成纹理映射。

    说到shader,我们先看下WebGL中渲染一个物体的基本顺序:

    程序会先载入,编译和绑定shader代码,每个渲染批次,显卡都会将这些顶点数据传入流水线,在流水线中会通过Vertex Shader进行顶点位置的变换,光栅化,Fragment Shader中对每个像素计算颜色,最后深度测试等等后输出到屏幕。

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    THREE.js中将物体顶点数据的管理封装成为geometry接口,将shader和shader中参数的管理封装成为material接口,每次编译加载绑定shader,传入顶点数据都会在WebGLRenderer中统一处理。

    false;uniforms[ "enableDiffuse" ].value = true;uniforms[ "enableSpecular" ].value = true;uniforms[ "uDiffuseColor" ].value.setHex( 0xffffff );uniforms[ "uSpecularColor" ].value.setHex( 0x333333 );uniforms[ "uAmbientColor" ].value.setHex( 0x000000 );uniforms[ "uShininess" ].value = 15;
    运用Three.js 绘制3D模型运用Three.js 绘制3D模型

    tDiffuse,tSpecular和tNormal

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    uDiffuseColor, uSpecularColor, uAmbientColor, uShininess这四个是Phong模型光照的参数,

    uDiffuseColor:漫反射颜色

    uSpecularColor:高光颜色

    uAmbientColor:环境光颜色

    uShininess:物体表面光滑度

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    下面这段便是创建这个地球本身了,并且加入到场景里面

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    2. 建月球和云层也是依法炮制,云层因为是png格式所以有半透明效果。

    3. 创建平行光

    创建一个光照是很简单的,tree.js的灯光对象主要就是保存灯光参数的作用,而光照的实际计算是放在shader里,我们暂时不用关心

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