Three.js入门(二)——画星空

作者: 简聆壹 | 来源:发表于2016-12-02 17:19 被阅读1485次

Three.js入门(二)——画星空
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three.js是JavaScript编写的WebGL第三方库。提供了非常多的3D显示功能。Three.js 是一款运行在浏览器中的 3D 引擎，你可以用它创建各种三维场景，包括了摄影机、光影、材质等各种对象。
下载地址 : http://threejs.org/

首先创建一个 HTML 文件 , 引入 three.js 引擎包

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
    <meta charset="utf-8">
    <title>Three.js实现3D空间粒子效果</title>
    <style type="text/css">
    body {
        background-color: #000000;
        margin: 0px;
        overflow: hidden;
    }
    </style>
    <script src="scripts/three.js"></script>
</head>
<body> 
</body>
</html>

变量

定义全局变量：

// the main three.js components
 var camera, scene, renderer, 
// to keep track of the mouse position 
 mouseX = 0, mouseY = 0,  
// an array to store our particles in
 particles = [];  
// let's get going! 
 init();

初始化three.js

为了使用three.js，我们需要在init()函数中设置三个主要的对象：
1.scene(场景): 场景中包含了所有的3D对象数据
2.camera(相机): 相机有位置（position）,旋转（rotation）和视野属性（field of view）
3.renderer(渲染器): 决定场景中的一个物体在照相机的视角看来是什么样子

function init() { 
    // 照相机参数 
    camera = new THREE.PerspectiveCamera(80, window.innerWidth/window.innerHeight, 1, 4000); 
    // 将相机向后（即屏幕外）移 
    camera.position.z = 1000;

Camera构造器的第一个参数是视野（field of view）。这是一个角度，越大，则表示虚拟的相机镜片越宽。
第二个参数是输出的宽和高之比。这个值必须与CanvasRenderer相一致。
相机只能看见一定范围之内的物体，这个范围是由near和far来确定的，在这里分别为1和4000。因而任何比1近的物体或者比4000远的物体是不会被渲染的。
在默认情况下相机位于3D世界的起始位置（origin）0,0,0（我的上一篇博客用CSS3绘制一个旋转的立方体中有关于origin的介绍）。但是你创建的3D物体也会放置在这一点，因而默认值用处并不大。我们需要将相机向后移动一点，即给其一个正的z值（由屏幕内指向外侧）。在这里将其移动1000。

场景（Scene）

// the scene contains all the 3D object data
scene = new THREE.Scene();
scene.add(camera);

注意必须将相机加入到场景中。

渲染器（Renderer）

// 加入CanvasRenderer，由渲染器决定场景中的物体看起来如何，并将其画出
renderer = new THREE.CanvasRenderer();
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
// 将渲染器的canvas domElement加入到body中
document.body.appendChild(renderer.domElement);

这里的CanvasRenderer创建了它自己的DOM元素，这是一个普通的2D canvas对象，我们需要把它加入到文件的body部分才能看见它。我们想让它充满整个浏览器窗口，所以将它的大小设置为window.innerWidth和window.innerHeight。

渲染循环

接下来我们需要做的是产生粒子，加入鼠标移动监听器（mousemove listener）来追踪鼠标位置，最后设定间隔每秒调用update
函数30次。

makeParticles(); 
// add the mouse move listener 
document.addEventListener('mousemove', onMouseMove, false); 
// 每秒渲染30次 
setInterval(update, 1000/30);

创建材质和粒子
在for循环中zpos以20为步长从-1000增加至1000。
在循环中，我们创建一个新的材质（material）然后新建一个粒子。粒子有一个position属性，它有x, y, z三个值。
我们给每一个粒子一个随机的x和y位置，将它的z位置设置为zpos。
接着将粒子加入到particles数组中，保证能够跟踪所有的粒子并在update循环中对它们进行操作。

function makeParticles() {
    var particle, material;
    
    // 将z坐标从-1000（最远处）逐步增加至1000（相机所在处）
    // 每一个位置加入一个随机的粒子
    for (var zpos = -1000; zpos < 1000; zpos += 20) {

        // 创建一个粒子材质，向其传入颜色及我们定义的粒子渲染函数
        material = new THREE.ParticleCanvasMaterial( {
            // color: 0xffffff,
            color:   getRandomColor(),
            program: particleRender
        });

        // 创建粒子
        particle = new THREE.Particle(material);
        
        // 赋给它一个位于-500至500之间的随机x和y值
        particle.position.x = Math.random() * 1000 - 500;
        particle.position.y = Math.random() * 1000 - 500;

        particle.position.z = zpos;

        // 将其放大一点
        particle.scale.x = particle.scale.y = 10;

        // 把它加入到场景中
        scene.add(particle);

        // 将粒子加入到我们的particles数组中   
        particles.push(particle);
    }
}

update函数

function update() { 
    updateParticles(); 
    renderer.render( scene, camera );
 }

onMouseMouse函数

//鼠标移动时调用 
function onMouseMove(event){ 
   mouseX = event.clientX; 
   mouseY = event.clientY; 
}

画圆

three.js并没有内置圆形粒子材质，所以需要告诉它如何去画一个圆。我们是通过给particleRender
传递必要的canvas绘图API来做到这一点的。

function particleRender(context) {
    context.beginPath();
    context.arc(0, 0, 1, 0, 2*Math.PI, true);
    context.fill();
}

把一个函数传递给材质（material）似乎有点奇怪，但这实际上是一个非常灵活的系统。它获得了canvas上下文的引用，所以我们可以画出任何想要的形状。同时canvas的坐标系统将会根据粒子进行缩放和平移，因此我们只需要以起点（origin）为中心画图即可。

移动粒子

现在来看一下updateParticles
函数，它将会在我们每个的更新周期中调用，就在我们进行渲染之前。

// 根据鼠标位置移动所有的粒子
function updateParticles() {
    
    // 对每个粒子进行迭代处理
    for (var i = 0; i < particles.length; i++) {
        particle = particles[i];

        // 根据mouseY值进行移动
        particle.position.z += mouseY * 0.1;

        // 如果粒子过近，将其移至后面
        if (particle.position.z > 1000)
            particle.position.z -= 2000;
    }
}

鼠标越低，mouseY值越大，粒子移动速度越快。

整合代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>drawStar</title>
    <style type="text/css">
        body{background-color: #000;margin: 0;overflow: hidden;}
    </style>
</head>
<body>
    <script src="three.min.js"></script>
    <script type="text/javascript">
    //全局变量
        //three的三要素 
        var camera,scene,renderer,

        //跟踪鼠标位置
        mouseX = 0, mouseY = 0 ,

        //一个数组，用于存储我们的粒子
        particles = [];

        // 初始化

        init();

        function init() {
            //照相机的参数
            camera = new THREE.PerspectiveCamera(80, window.innerWidth/window.innerHeight, 1,4000);

            //将相机屏幕外移动
            camera.position.z = 1000;

            //场景
            scene = new THREE.Scene();
            
            scene.add(camera);

            //渲染器
            renderer = new THREE.CanvasRenderer();
            //设置2Dcanvas的大小
            renderer.setSize(window.innerWidth,window.innerHeight);


            //将渲染器的canvas domElement加入到body中
            document.body.appendChild(renderer.domElement);

            makeParticles();

            //设置鼠标移动监听
            document.addEventListener( 'mousemove', onMouseMove, false );

            //每秒渲染30次
            setInterval(update,1000/30);


        }

        function update(){
            //作用是将粒子向前移动
            updateParticles();
            //从相机的视角渲染场景
            renderer.render(scene,camera);
        }   

        function makeParticles() {

            var particle, material; //创建粒子和材质

            for (var zpos = -1000; zpos < 1000; zpos += 20) {
                
                //创建材质
                material = new THREE.ParticleCanvasMaterial( {
                    
                    color: getRandomColor(),
                    // color: 0xffffff,
                    
                    program: particleRender, 

                });

                //创建粒子
                particle = new THREE.Particle(material);

                particle.position.x = Math.random() * 1000 - 500;
                particle.position.y = Math.random() * 1000 - 500;

                particle.position.z = zpos;

                //将其放大一点
                particle.scale.x = particle.scale.y = 10;

                //放入到场景中
                scene.add(particle)

                //将粒子加入到particles数组中
                particles.push(particle)

            }
        }

        function particleRender( context ) {
            context.beginPath();
            context.arc( 0, 0, 1, 0, Math.PI * 2,true );
            context.fill();
        };

        function getRandomColor() {

            var r = 255*Math.random()|0,
                g = 255*Math.random()|0,
                b = 255*Math.random()|0,
            // console.log( parseInt(r, 16) );
            return '0x' + parseInt(r, 16) + parseInt(g, 16) + parseInt( b, 16);
        }

        function updateParticles() {

            for (var i = 0; i < particles.length; i++) {
                particle = particles[i];

                particle.position.z += mouseY * 0.1;

                if (particle.position.z>1000) 

                    particle.position.z -=2000;
            }
        }

        function onMouseMove( event ) {
            mouseX = event.cilentX;
            mouseY = event.clientY;
        }
    </script>
</body>
</html>