web3d

    • 一、前言
      • 粒子特效
      • 二维漫画
      • 可视化
      • 后期处理
    • 二、项目使用流程
      • 2.1 项目结构
      • 2.2 基本使用
      • 2.3 项目模板
      • 2.4 技术栈
    • 三、基础动画
      • 3.1 THREE.Clock
      • 3.2 GASP
    • 四、照相机
      • 8.1 正交相机
      • 8.2 透视相机
      • 4.3 相机控制器
    • 五、画布和全屏
    • 六、几何体
    • 七、Debug UI
    • 八、纹理贴图
      • 8.1 mipmapping
      • 8.2 放大滤镜
      • 8.3 缩小滤镜
      • 8.3 UV贴图
        • 资源推荐
    • 纹理、材质、灯光
    • 九、阴影
      • 9.1 灯光阴影
      • 9.2 烘焙阴影
      • 9.3 阴影跟随
    • 十、粒子效果
      • 9.3 阴影跟随
    • 十、粒子效果
  • 官网链接:[数字孪生开发平台](http://101.132.190.14/)

一、前言

概述:基于WebGL的三维引擎,目前是国内资料最多、使用最广泛的三维引擎,可以制作一些3D可视化项目

目前随着元宇宙概念的爆火,THREE技术已经深入到了物联网、VR、游戏、数据可视化等多个平台。

最近一段时间主要对之前学习three.js的总结和记录,记录只对自己觉得重要的部分记录,其他的可以参考别的平台资源。

目前作品的相关展示平台已上线:VR_Team作品展示平台,欢迎大家查看。

项目开源地址:web3d-product,下面为一部分的网页的作品展示。

粒子特效

在线预览:粒子平面墙

在线预览:迷失太空

在线预览:粒子海浪

在线预览:银河系

二维漫画

在线预览:漫画-蜘蛛侠

可视化

在线预览:电脑主机拆解

后期处理

在线预览:后期处理-虚幻花朵

二、项目使用流程

2.1 项目结构

功能说明

  • public文件夹:存放一些独立的案例界面(html格式),不需要依赖,可以直接运行在网页
    • assets存在依赖的资源
    • Basic:基础界面
    • Comic:二维漫画
    • Particles:粒子效果
    • Processing:后期chuli
    • Visualization:可视化
  • src
    • views:功能主界面

2.2 基本使用

//安装依赖npm i//运行项目npm run dev

2.3 项目模板

该模板集成最简单的一个three.js环境,在此基础上可以自行搭建。

2.4 技术栈

前端:vue + three.js + js

三、基础动画

概述:本质就是在render()函数不断渲染的过程中调用动画,每一帧不断增加目标体的位置,以此循环

体验地址:基础动画

3.1 THREE.Clock

// 时间动画let clockAnimate=()=>{const elapsedTime=clock.getElapsedTime()cube.position.x = Math.cos(elapsedTime)cube.position.y=Math.sin(elapsedTime)}

3.2 GASP

https://github.com/greensock/GSAP

// gasp动画let gsapAnimate=()=>{gsap.to(cube.position, { x: 5, duration: 3, delay:1})}

四、照相机

8.1 正交相机

参数(属性)含义
left渲染空间的左边界
right渲染空间的右边界
top渲染空间的上边界
bottom渲染空间的下边界
nearnear属性表示的是从距离相机多远的位置开始渲染,一般情况会设置一个很小的值。 默认值0.1
farfar属性表示的是距离相机多远的位置截止渲染,如果设置的值偏小小,会有部分场景看不到。 默认值1000
let width = window.innerWidth;let height = window.innerHeight;const camera = new THREE.OrthographicCamera(width / - 2, width / 2, height / 2, height / - 2, 1, 1000);scene.add(camera);camera.position.set(100, 200, 100);

8.2 透视相机

参数含义默认值
fovfov表示视场,所谓视场就是能够看到的角度范围,人的眼睛大约能够看到180度的视场,视角大小设置要根据具体应用,一般游戏会设置60~90度45
aspectaspect表示渲染窗口的长宽比,如果一个网页上只有一个全屏的canvas画布且画布上只有一个窗口,那么aspect的值就是网页窗口客户区的宽高比window.innerWidth/window.innerHeight
nearnear属性表示的是从距离相机多远的位置开始渲染,一般情况会设置一个很小的值。0.1
farfar属性表示的是距离相机多远的位置截止渲染,如果设置的值偏小,会有部分场景看不到1000
let width = window.innerWidth;let height = window.innerHeight;const camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, width / height, 1, 1000);camera.position.set(150, 100, 300);camera.lookAt(scene.position);

注意

  • 相机的fov视口是上下的,不是左右
  • 向左移动相机,我们的场景会向右移动

4.3 相机控制器

概述:通过鼠标控制相机的移动、旋转、缩放以此实现场景物体的控制

导包

import { OrbitControls } from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls'

应用

const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement)

自旋转

controls.autoRotate = true

必须在render函数调用update实时更新才奏效

五、画布和全屏

像素比:将一个像素分成若干个n*n的像素,这样的话显示会更加清晰,一般来说像素比为2就够了

// 自适应屏幕let onWindowsResize = () => {    sizes.width = window.innerWidth    sizes.height = window.innerHeight    camera.aspect = sizes.width / sizes.height    camera.updateProjectionMatrix()    renderer.setSize(sizes.width, sizes.height)    renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio)}//双击全屏let onWindowsScreen = () => {    let isFullScreen = document.fullscreenElement    if (!isFullScreen) {    renderer.domElement.requestFullscreen()    } else {    document.exitFullscreen()    }}let expandFunction = () => {    window.addEventListener('resize', onWindowsResize)    window.addEventListener('dblclick', onWindowsScreen)}

六、几何体

概述:几何体由一个个顶点粒子构成,每个粒子包含了位置、uv贴图(3d=>2d坐标对应)等,三个顶点形成一个面,在three.js中。物体由一个个三角形面构成。

BufferGeometry:是面片、线或点几何体的有效表述。包括顶点位置,面片索引、法相量、颜色值、UV 坐标和自定义缓存属性值。使用 BufferGeometry 可以有效减少向 GPU 传输上述数据所需的开销。目前,three.js的物体都用上了Buffer,可以直接调用,一些顶点可以使用这个。

演示链接:三角形

let createBufferTriangle = () => {    const count = 50    for (let i = 0; i < count; i++) {        const pointsArray = new Float32Array(9)        for (let j = 0; j < 9; j++) {            pointsArray[j] = (Math.random() - 0.5) * 5        }        const geometry = new THREE.BufferGeometry()        const material = new THREE.MeshBasicMaterial({            color: new THREE.Color(                Math.random(),                Math.random(),                Math.random(),            ),            opacity: Math.random(),            transparent: true,            // wireframe:true        })        geometry.setAttribute('position', new THREE.BufferAttribute(pointsArray, 3))        // geometry.attributes.position = new THREE.BufferAttribute(pointsArray, 3)        const triangle = new THREE.Mesh(geometry, material)        scene.add(triangle)    }}  

七、Debug UI

dat.gui:https://github.com/dataarts/dat.gui 样式好看,动画有点不流畅

lil-gui:https://lil-gui.georgealways.com/ 动画流畅,官方案例用的多

八、纹理贴图

8.1 mipmapping

mip映射(mipmapping)是一种技术,它包括一次又一次地创建半个较小版本的纹理,直到得到1×1纹理。
所有这些纹理变化都会发送到GPU,GPU将自动选择最合适的纹理版本。所有的这些都已经由THREE.js和GPU处理,但是我们可以选择不同的过滤算法

8.2 放大滤镜

概述:原本的贴图大小大于要渲染的大小,如缩放物体,应用这个

8.3 缩小滤镜

概述:原本的贴图大小小于要渲染的大小,如缩放物体,应用这个

当纹理的minFilter属性使用NearestFilter时,我们可以不需要再mip映射了,可以通过以下代码为纹理停用mipmapping,使得GPU不再处理mip映射

//如果不在乎远处物品效果如失真之类的,纹理的minFilter属性使用 NearestFilter时可以停用mipmapping以获得更好性能,根据实际项目而定colorTexture.generateMipmaps = false

参考链接:https://threejs.org/docs/index.html#api/zh/constants/Textures

参考链接:https://blog.csdn.net/weixin_43990650/article/details/121595334

8.3 UV贴图

参考链接:https://www.bilibili.com/read/cv15999592

掘金:https://juejin.cn/post/7101209181822124069

资源推荐

  • www.poliigon.com
  • https://3dtextures.me/
  • www.arroway-textures.ch/

纹理、材质、灯光

这部分可以参考网上的资料,这里不做过多讲解

https://blog.csdn.net/weixin_43990650/article/details/121595334

九、阴影

9.1 灯光阴影

四步走

灯光cast=>球体cast=>平面receive=>renderer设置

概述:灯光利用照相机渲染出shadow map贴到场景中,得到阴影

简单例子

//直射光const directionalLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 0.5)scene.add(directionalLight)directionalLight.position.set(2, 2, -1)directionalLight.castShadow = truedirectionalLight.shadow.mapSize.width = 1024directionalLight.shadow.mapSize.height = 1024directionalLight.shadow.camera.near = 1directionalLight.shadow.camera.far = 6directionalLight.shadow.camera.top = 2directionalLight.shadow.camera.right = 2directionalLight.shadow.camera.bottom = - 2directionalLight.shadow.camera.left = - 2directionalLight.shadow.radius = 10//只是实体化的工具,参数修改上面的const directionalLightCameraHelper = new THREE.CameraHelper(directionalLight.shadow.camera)scene.add(directionalLightCameraHelper)directionalLightCameraHelper.visible = false

注意

  • 只有平行光、点光源和聚光灯支持阴影
  • 平行光是正交相机、其他的是透视相机,可以通过调节角度

9.2 烘焙阴影

概述:提前在blender渲染好阴影,这个不会变化,关闭渲染器阴影投射就行

9.3 阴影跟随

概述:在小球下面放置具有阴影贴图的平面,关闭渲染器阴影,跟随小球运动改变透明度

renderer.shadowMap.enabled = false

十、粒子效果

概述:粒子可以被用来创建星星、烟雾、雨滴、灰尘、火焰等等。我们可以使用合理的帧速率来创建数千个粒子。每个粒子都是由始终面向摄影机的平面(俩个三角形)组成的

参考链接:https://blog.csdn.net/weixin_43990650/article/details/121736698

101801718.png” alt=“6” style=“zoom:50%;” />

概述:提前在blender渲染好阴影,这个不会变化,关闭渲染器阴影投射就行

9.3 阴影跟随

概述:在小球下面放置具有阴影贴图的平面,关闭渲染器阴影,跟随小球运动改变透明度

renderer.shadowMap.enabled = false

十、粒子效果

概述:粒子可以被用来创建星星、烟雾、雨滴、灰尘、火焰等等。我们可以使用合理的帧速率来创建数千个粒子。每个粒子都是由始终面向摄影机的平面(俩个三角形)组成的

官网链接:数字孪生开发平台

本项目由`江苏海洋大学计算机工程学院VR_Team106完成,欢迎加入!!!