Threejs学习和总结前传

学习 Three.js 之前要知道的

Threejs学习 一_three

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:

  1. 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)。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。

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| 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 onload="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>