一、three.js简介
three.js,即three + js 。three代表3D的意思,js代表
JavaScript的意思。也就说:three.js是使用JavaScript来写3D程序的意思。
二、项目需要
这个项目要实现的是在大屏上对人脸识别过程进行数据可视化展示,我们通过一些代码,更形象的展示,让人们能够直观的看到这一过程,更容易理解。
三、入门
创建一个场景:绿色正方体
1、三大组建
在Three.js中,要渲染物体到网页中,我们需要3个组建:场景(scene)、相机(camera)和渲染器(renderer)。有了这三样东西,才能使用相机将场景渲染到网页中去。
代码:
var scene = new THREE.Scene(); //场景
var camera = new THREE.PerspectiveCamera( 75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000 ); //相机
var renderer = new THREE.WebGLRenderer();//渲染器
renderer.setSize( window.innerWidth, window.innerHeight ); // 设置渲染器的大小为窗口的内宽度,也就是内容区的宽度
document.body.appendChild( renderer.domElement );
2、相机:
另一个组建是相机,相机决定了场景中那个角度的景色会显示出来。相机就像人的眼睛一样,人站在不同位置,抬头或者低头都能够看到不同的景色。
场景只有一种,但是相机却又很多种。和现实中一样,不同的相机确定了呈相的各个方面。比如有的相机适合人像,有的相机适合风景,专业的摄影师根据实际用途不一样,选择不同的相机。对程序员来说,只要设置不同的相机参数,就能够让相机产生不一样的效果。
这里使用最常见的远景相机(PerspectiveCamera),也就是类似于人眼观察的方式。第一个属性75设置的是视角(field of view)。
第二个属性设置的是相机拍摄面的长宽比(aspect ratio)。我们几乎总是会使用元素的宽除以高,否则会出现挤压变形。
接下来的2个属性是近裁剪面(near clipping plane) 和 远裁剪面(far clipping plane)。下面这张图可以帮助你理解:
这几个参数所限定的绿色3D空间被称之为视椎体(View Frustum),用来裁剪视图,在该视锥体以外的物体将不会被渲染。
3、渲染器
渲染器决定了渲染的结果应该画在页面的什么元素上面,并且以怎样的方式来绘制。
除了创建renderer实例,我们还需要设置渲染空间的尺寸,一般就使用目标屏幕的宽高(window.innerWidth和window.innerHeight),也可以给定一个小尺寸。
如果你想保持渲染空间的尺寸,但使用一个较低的分辨率,你可以在调用setSize的时候设置参数updateStyle为false,比如 setSize(window.innerWidth/2, window.innerHeight/2, false) 将使用1/2分辨率来绘制你的应用程序,假定< canvas>为100%的宽高。
最后,我们把 renderer 元素添加到HTML文档中。这里是一个 < canvas> 元素,渲染器用来显示场景。
4、添加物体到场景中
var geometry = new THREE.BoxGeometry( 1, 1, 1 );
var material = new THREE.MeshBasicMaterial( { color: 0x00ff00 } );
var cube = new THREE.Mesh( geometry, material );
scene.add( cube );
camera.position.z = 5;
为了创建一个立方体,我们需要使用盒子模型(BoxGeometry),这是一个包含立方体所有顶点和填充面的对象。
除了这个几何模型(geometry)外,我们还需要一个材料(material)来对其着色。Three.js支持多种材料,现在我们只使用 网孔基础材料(MeshBasicMaterial)。 所有材料都含有一个属性对象。这里简单起见,我们只提供了颜色值为0x00ff00,表示绿色。这和CSS和Photoshop中16进制颜色值一样。
第3件事是我们需要一个网孔(Mesh)。网孔是用来承载几何模型的一个对象,还可以把材料应用到它上面,然后添加到场景中完成旋转动画。
默认情况下,当我们调用 scene.add() 时,对象将被添加到原点处,即坐标点(0,0,0),这将导致相机和立方体发生空间重叠。为了避免这样,我们把相机(camera)的位置移出来一些。
5、渲染
渲染应该使用渲染器,结合相机和场景来得到结果画面。实现这个功能的函数是
renderer.render(scene, camera);
渲染函数的原型如下:
render( scene, camera, renderTarget, forceClear )
各个参数的意义是:
scene:前面定义的场景
camera:前面定义的相机
renderTarget:渲染的目标,默认是渲染到前面定义的render变量中
forceClear:每次绘制之前都将画布的内容给清除,即使自动清除标志autoClear为false,也会清除。
6、渲染循环
渲染有两种方式:实时渲染和离线渲染 。
离线渲染
事先渲染好一帧一帧的图片,然后再把图片拼接成电影的。这就是离线渲染。如果不事先处理好一帧一帧的图片,那么电影播放得会很卡。CPU和GPU根本没有能力在播放的时候渲染出这种高质量的图片。
实时渲染
就是需要不停的对画面进行渲染,即使画面中什么也没有改变,也需要重新渲染。下面就是一个渲染循环:
function render() {
requestAnimationFrame( render );
cube.rotation.x += 0.1;
cube.rotation.y += 0.1;
renderer.render( scene, camera );
}
render();
requestAnimationFrame这个函数,它用来替代 setInterval, 这个新接口具备多个优点,比如浏览器Tab切换后停止渲染以节约资源、和屏幕刷新同步避免无效刷新、在不支持该接口的浏览器中能安全回退为setInterval。
四、场景,相机,渲染器之间的关系
Three.js中的场景是一个物体的容器,开发者可以将需要的角色放入场景中,例如苹果,葡萄。同时,角色自身也管理着其在场景中的位置。
相机的作用就是面对场景,在场景中取一个合适的景,把它拍下来。
渲染器的作用就是将相机拍摄下来的图片,放到浏览器中去显示。他们三者的关系如下图所示: