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使用Threejs创建几何体并添加材质、光源、阴影、动画，添加坐标轴

2022-10-17 476
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简介： 使用Threejs创建几何体并添加材质、光源、阴影、动画，添加坐标轴

1，介绍：

该示例使用的是 r95版本Three.js库。将创建一个场景并添加几何体，动态添加几何体，删除几何体，给几何体添加材质、光源、阴影等效果，获取场景所有对象，添加坐标轴。效果图如下：

引入文件：

three.js  // threejs是建立在WebGL API基础上的高级API

dat.gui.js  // dat.GUI提供操作界面，方便进行调试

OrbitControls.js  // 轨道控制器，用于控制场景中的对象旋转平移


主要组件说明：

摄像机：决定屏幕上哪些东西需要渲染

渲染器：基于摄像机和场景，调用底层api执行绘制工作

对象：它们是主要渲染的对象，如方块、球体，坐标轴


2，示例源码：

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <title>使用threejs创建几何体添加坐标轴材质阴影动画</title>
    <script type="text/javascript" src="libs/three.js"></script>
    <script type="text/javascript" src="libs/dat.gui.js"></script>
    <script type="text/javascript" src="libs/OrbitControls.js"></script>
    <style>
      body {
        margin: 0;
        overflow: hidden;
      }
    </style>
  </head>
  <body>
    <div id="dom"></div>
    <script type="text/javascript">
      var camera;
      var renderer;
      function init() {
        // 创建一个场景，它将包含我们所有的元素，如物体，相机和灯光。
        var scene = new THREE.Scene();
        // 创建一个摄像机，它定义了我们正在看的地方
        camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
        // 将摄像机对准场景的中心
        camera.position.x = 10;
        camera.position.y = 50;
        camera.position.z = 90;
        camera.lookAt(scene.position);
        var orbit = new THREE.OrbitControls(camera);
        // 创建一个渲染器并设置大小，WebGLRenderer将会使用电脑显卡来渲染场景
        renderer = new THREE.WebGLRenderer();
        renderer.setClearColor(new THREE.Color(0xEEEEEE));
        renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
        // 设置渲染器需要阴影效果
        renderer.shadowMapEnabled = true;
        // 在屏幕上显示坐标轴
        var axes = new THREE.AxisHelper(100);
        scene.add(axes);
        // 将平面添加到场景中
        var plane = createPlaneGeometryBasicMaterial();
        scene.add(plane);
        // 将立方体添加到场景中
        var cube = createBoxGeometryLambertMaterial();
        scene.add(cube);
        // 将球体添加到场景中
        var sphere = createSphereGeometryLambertMaterial();
        scene.add(sphere);
        // 为阴影添加光源
        var spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);
        spotLight.position.set(-40, 60, -10);
        // 设置产生阴影的光源
        spotLight.castShadow = true;
        spotLight.shadowCameraVisible = true;
        scene.add(spotLight);
        // 将呈现器的输出添加到HTML元素
        document.getElementById("dom").appendChild(renderer.domElement);
        // 使用GUI调试库
        var controls = new function () {
          // 设置初始值
            this.rotationSpeed = 0.02;
            this.bouncingSpeed = 0.03;
          this.numberOfObjects = scene.children.length;
          // 随机生成一个立方体
          this.addCube = function () {
              // 将立方体添加到场景中
              scene.add(createBoxGeometryLambertMaterialRandom());
            // 更新界面中的对象数量
              this.numberOfObjects = scene.children.length;
          };
          // 移除场景中的对象，移除添加到场景中的最后一个对象
          this.removeCube = function () {
            // 获取场景中的所有对象
            var allChildren = scene.children;
            var lastObject = allChildren[allChildren.length - 1];
            // 只移除THREE.Mesh对象
            if (lastObject instanceof THREE.Mesh && lastObject != plane && lastObject != cube && lastObject != sphere) {
              scene.remove(lastObject);
              // 更新界面中的对象数量
              this.numberOfObjects = scene.children.length;
            }
          };
          // 打印场景中的所有对象
          this.outputObjects = function () {
            console.log(scene.children);
          }
        };
        var gui = new dat.GUI();
        // 设置两个变量的取值范围
        gui.add(controls, 'rotationSpeed', 0, 0.5);
        gui.add(controls, 'bouncingSpeed', 0, 0.5);
        // 添加事件
        gui.add(controls, 'addCube');
        gui.add(controls, 'removeCube');
        gui.add(controls, 'outputObjects');
        // 监听变量
        gui.add(controls, 'numberOfObjects').listen();
        // 启动动画
        renderScene();
        // 创建一个随机大小颜色的立方体
        function createBoxGeometryLambertMaterialRandom() {
          var cubeSize = Math.ceil((Math.random() * 3));
          // 创建一个立方体并设置大小
          var cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(cubeSize, cubeSize, cubeSize);
          // MeshLambertMaterial设置材质
          var cubeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial({color: Math.random() * 0xffffff});
          var cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial);
          // 设置该物体投射阴影
          cube.castShadow = true;
          // 设置该立方体的名称
          cube.name = "cube-" + scene.children.length;
          // 设置立方体位置
          cube.position.x = -30 + Math.round((Math.random() * 60));
          cube.position.y = Math.round((Math.random() * 5));
          cube.position.z = -20 + Math.round((Math.random() * 20));
          return cube;
        }
        // 创建一个MeshLambertMaterial材质的立方体
        function createBoxGeometryLambertMaterial() {
          // 创建一个立方体并设置大小
          var cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(4, 4, 4);
          // MeshLambertMaterial设置材质
          var cubeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0xff0000});
          var cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial);
          // 设置该物体投射阴影
          cube.castShadow = true;
          // 设置立方体位置
          cube.position.x = -4;
          cube.position.y = 3;
          cube.position.z = 0;
          return cube;
        }
        // 创建一个基础材质的立方体
        function createBoxGeometryBasicMaterial() {
          // 创建一个立方体并设置大小
          var cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(4, 4, 4);
          // MeshBasicMaterial（基础材质不会对光源有反应只会使用指定的颜色渲染）
          var cubeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({
            color: 0xff0000,
            wireframe: true
          });
          var cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial);
          // 设置立方体位置
          cube.position.x = -10;
          cube.position.y = 3;
          cube.position.z = 0;
          return cube;
        }
        // 创建一个平面
        function createPlaneGeometryBasicMaterial() {
          // 创建地平面并设置大小
          var planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(100, 70);
          var planeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({
            color: 0xcccccc
          });
          var plane = new THREE.Mesh(planeGeometry, planeMaterial);
          // 设置接受阴影
          plane.receiveShadow = true;
          // 设置平面位置并旋转
          plane.rotation.x = -0.5 * Math.PI;
          plane.position.x = 0;
          plane.position.y = 0;
          plane.position.z = 0;
          return plane;
        }
        // 创建一个球形几何体
        function createSphereGeometryLambertMaterial() {
          // 创建一个球体
          var sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(4, 20, 20);
          // var sphereMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({
          //  color: 0x7777ff,
          //  wireframe: true
          // });
          var sphereMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0xff0000});
          var sphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);
          // 设置该物体投射阴影
          sphere.castShadow = true;
          // 位置范围
          sphere.position.x = 20;
          sphere.position.y = 4;
          sphere.position.z = 2;
          return sphere;
        }
        // 动画渲染
        var step = 0;
        function renderScene() {
          // 遍历场景中所有子对象
          scene.traverse(function (e) {
              if (e instanceof THREE.Mesh && e != sphere && e != plane) {
              // 将立方体绕轴旋转
                  e.rotation.x += controls.rotationSpeed;
                  e.rotation.y += controls.rotationSpeed;
                  e.rotation.z += controls.rotationSpeed;
              }
          });
          orbit.update();
            // 将立方体绕轴旋转
          cube.rotation.x += controls.rotationSpeed;
          cube.rotation.y += controls.rotationSpeed;
          cube.rotation.z += controls.rotationSpeed;
            // 将球上下弹起
            step += controls.bouncingSpeed;
            sphere.position.x = 20 + ( 10 * (Math.cos(step)));
            sphere.position.y = 2 + ( 10 * Math.abs(Math.sin(step)));
            // 使用requestAnimationFrame函数进行渲染
            requestAnimationFrame(renderScene);
            renderer.render(scene, camera);
        }
        // 渲染的场景
        renderer.render(scene, camera);
      }
      window.onload = init;
      function onResize() {
          camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
          camera.updateProjectionMatrix();
          renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
      }
      // 监听调整大小事件
      window.addEventListener('resize', onResize, false);
    </script>
  </body>
</html>
文章标签：
API
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