Three.js 自定义了一个几何体

几何体本质:

立方体几何体BoxGeometry本质上就是一系列的顶点构成,只是Threejs的APIBoxGeometry把顶点的生成细节封装了,用户可以直接使用。

比如一个立方体网格模型,有6个面,每个面至少两个三角形拼成一个矩形平面,每个三角形三个顶点构成,对于球体网格模型而言,同样是通过三角形拼出来一个球面,三角形数量越多,网格模型表面越接近于球形。

 

法向量:

什么是法向量?三维平面的法线是垂直于该平面的三维向量。一个平面有无数个法向量。

 

没有法向量数据,点光源、平行光等带有方向性的光源不会起作用(梁涛注:可以使用环境光),三角形平面整个渲染效果相对暗淡,而且两个三角形分界位置没有棱角感。设置前后对比如下:

 

法向量计算方法:(可略过)

1、BA向量的xyz值=A点坐标的xyz分别-B点坐标的xyz

2、n法向量垂直于BA向量,所以乘积为0

3、n法向量*BA向量=n的xyz分别*BA向量的xyz=0

4、平面任一顶点的法向量=平面的法向量

5、平面存在无数的法向量,取任一值即可

 

使用three.js自定义立方体:

效果图:

 

 

演示地址

完整代码:

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="utf-8">
        <title></title>
    </head>
    <body>
        <script src="js/three.min.js"></script>
        <script src="js/OrbitControls.js"></script>
        <script>
            //创建场景
            var scene = new THREE.Scene();

            /**
             * 相机设置
             */
            var width = window.innerWidth-16; //窗口宽度
            var height = window.innerHeight-20; //窗口高度
            var k = width / height; //窗口宽高比
            var s=200;
            var camera = new THREE.OrthographicCamera(-s * k, s * k, s, -s, 1, 1000);
              
            //创建相机对象
            var camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, k,  1, 1000);
            camera.position.set(100, 200, 100); //设置相机位置

            /**
             * 创建渲染器对象
             */
            var renderer = new THREE.WebGLRenderer();
            renderer.setSize(width, height);//设置渲染区域尺寸
            renderer.setClearColor(0xb9d3ff, 1); //设置背景颜色
            document.body.appendChild(renderer.domElement); //body元素中插入canvas对象
            
            //点光源
            var point = new THREE.PointLight(0xffffff);
            point.position.set(100, 100, 100); //点光源位置
            scene.add(point); //点光源添加到场景中
            
             //声明一个空几何体对象
            var geometry = new THREE.BufferGeometry();
            //类型数组创建顶点位置position数据
            var vertices = new Float32Array([
              //第一个面
              0, 0, 0, 
              50, 0, 0,
              0, 50, 0, 
              50, 0, 0, 
              0, 50, 0, 
              50, 50, 0, 
              //第二个面
              0, 0, 0, 
              0, 50, 0,
              0, 50, 50,
              0, 50, 50,
              0, 0, 0,
              0, 0, 50,
              //第三个面
              50, 0, 0, 
              50, 50, 0,
              50, 50, 50,
              50, 0, 0,
              50, 0, 50,
              50, 50, 50,
              //第四个面
              0, 0, 0, 
              0, 0, 50,
              50, 0, 0,
              50, 0, 0,
              50, 0, 50,
              0, 0, 50,
              //第五个面
              0, 50, 0, 
              0, 50, 50,
              50, 50, 0,
              50, 50, 0,
              50, 50, 50,
              0, 50, 50,
              //第六个面
              0, 0, 50, 
              50, 0,50,
              0, 50, 50, 
              50, 0, 50, 
              0, 50, 50, 
              50, 50, 50, 
            ]);
            // 创建属性缓冲区对象
            var attribue = new THREE.BufferAttribute(vertices, 3); //3个为一组
            // 设置几何体attributes属性的位置position属性
            geometry.attributes.position = attribue
            
            //设置法向量
            var normals = new Float32Array([
             //第一个面顶点的法向量
              0, 0, -1, 
              0, 0, -1, 
              0, 0, -1, 
              0, 0, -1, 
              0, 0, -1, 
              0, 0, -1, 
             //第二个面顶点的法向量
              -1, 0, 0, 
              -1, 0, 0, 
              -1, 0, 0, 
              -1, 0, 0, 
              -1, 0, 0, 
              -1, 0, 0, 
              //第三个面顶点的法向量
              1,0,0,
              1,0,0,
              1,0,0,
              1,0,0,
              1,0,0,
              1,0,0,
              //第四个面顶点的法向量
              0,-1,0,
              0,-1,0,
              0,-1,0,
              0,-1,0,
              0,-1,0,
              0,-1,0,
              //第五个面顶点的法向量
              0,1,0,
              0,1,0,
              0,1,0,
              0,1,0,
              0,1,0,
              0,1,0,
              //第四个面顶点的法向量
              0, 0, 1, 
              0, 0, 1, 
              0, 0, 1, 
              0, 0, 1, 
              0, 0, 1, 
              0, 0, 1, 
            ]);
            // 设置几何体attributes属性的位置normal属性
            geometry.attributes.normal = new THREE.BufferAttribute(normals, 3); //3个为一组,表示一个顶点的法向量数据
            
            // 三角面(网格)渲染模式
            var material = new THREE.MeshLambertMaterial({
              color: 0x0000ff, //三角面颜色
              side: THREE.DoubleSide //两面可见
            }); //材质对象
            var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material); //网格模型对象Mesh
            scene.add(mesh);
            
            
            // 点渲染模式
            var material = new THREE.PointsMaterial({
              color: 0xff0000,
              size: 5.0 //点对象像素尺寸
            }); //材质对象
            var points = new THREE.Points(geometry, material); //点模型对象
            scene.add(points); //点对象添加到场景中
            
            
            // 辅助坐标系  参数250表示坐标系大小,可以根据场景大小去设置
            var axisHelper = new THREE.AxisHelper(250);
            scene.add(axisHelper);
            //添加帧渲染
            function render() {
                renderer.render(scene, camera); //执行渲染操作
                requestAnimationFrame(render); //请求再次执行渲染函数render
            }
            render();
            var controls = new THREE.OrbitControls(camera, renderer.domElement); //创建鼠标控制对象

            //尺寸响应式
            window.addEventListener('resize', () => {
                //初始化摄像机
                camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
                camera.updateProjectionMatrix();
                //初始化渲染器
                renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
            })
        </script>
    </body>
</html>

顶点索引复用顶点数据

通过顶点索引组织网格模型三角形的绘制,因为矩形的两个三角形有两个顶点位置重复,所以顶点位置数据、顶点法向量数据可以复用。立方体只需要定义8个顶点。

             //声明一个空几何体对象
            var geometry = new THREE.BufferGeometry();
            //类型数组创建顶点位置position数据
            var vertices = new Float32Array([
              //第一个面
              0, 0, 0, 
              50, 0, 0,
              50, 50, 0,
              0, 50, 0,
              0, 0, 50,
              50, 0, 50,
              50, 50, 50,
              0, 50, 50, 
            ]);
            // 创建属性缓冲区对象
            var attribue = new THREE.BufferAttribute(vertices, 3); //3个为一组
            // 设置几何体attributes属性的位置position属性
            geometry.attributes.position = attribue
            
            //设置法向量
            var normals = new Float32Array([
             //第一个顶点的法向量
              0, 1, 0, 
              0, 1, 0, 
              0, 1, 0,
              0, 1, 0, 
              0, 1, 0, 
              0, 1, 0, 
              0, 1, 0,
              0, 1, 0,
            ]);
            // 设置几何体attributes属性的位置normal属性
            geometry.attributes.normal = new THREE.BufferAttribute(normals, 3); //3个为一组,表示一个顶点的法向量数据
            
            // Uint16Array类型数组创建顶点索引
            var indexes = new Uint16Array([
              // 0对应第1个顶点位置数据、第1个顶点法向量数据
              // 1对应第2个顶点位置数据、第2个顶点法向量数据
              // 索引值3个为一组,表示一个三角形的3个顶点
              0,1,2,
              0,2,3,
              2,3,6,
              3,6,7,
              1,2,5,
              2,5,6,
              0,3,4,
              3,4,7,
              1,4,5,
              0,1,4,
              4,5,7,
              5,6,7
            ])
            // 索引数据赋值给几何体的index属性
            geometry.index = new THREE.BufferAttribute(indexes, 1); //1个为一组

创建顶点索引数组的时候,可以根据顶点的数量选择类型数组Uint8ArrayUint16Array(数据无符号16位整型Uint32Array。对于顶点索引而言选择整型类型数组,对于非索引的顶点数据,需要使用浮点类型数组Float32Array等。

 

Face3对象定义Geometry的三角形面

几何体Geometry的三角面属性geometry.faces和缓冲类型几何体BufferGeometry顶点索引属性BufferGeometry.index类似都是顶点位置数据的索引值,用来组织网格模型三角形的绘制。

threejs提供了Face3对象构建三角形,通过Face3构建一个三角形,不要设置顶点位置坐标数据,只需要通过数组索引值从geometry.vertices数组中获得顶点位置坐标数据。

 //声明一个几何体对象Geometry
            var geometry = new THREE.Geometry();
            //类型数组创建顶点位置position数据
            var p1 = new THREE.Vector3(0, 0, 0); //顶点1坐标
            var p2 = new THREE.Vector3(50, 0, 0); //顶点2坐标
            var p3 = new THREE.Vector3(50, 50, 0); //顶点3坐标
            var p4 = new THREE.Vector3(0, 50, 0); //顶点4坐标
            
            var p5 = new THREE.Vector3(0, 0, 50); //顶点5坐标
            var p6 = new THREE.Vector3(50, 0, 50); //顶点6坐标
            var p7 = new THREE.Vector3(50, 50, 50); //顶点7坐标
            var p8 = new THREE.Vector3(0, 50, 50); //顶点8坐标
            //顶点坐标添加到geometry对象
            geometry.vertices.push(p1, p2, p3,p4,p5,p6,p7,p8);

            // Face3构造函数创建一个三角面
            var face1 = new THREE.Face3(0,1,2);
            var face2 = new THREE.Face3(0,2,3);
            var face3 = new THREE.Face3(2,3,6);
            var face4 = new THREE.Face3(3,6,7);
            var face5 = new THREE.Face3(1,2,5);
            var face6 = new THREE.Face3(2,5,6);
            var face7 = new THREE.Face3(0,3,4);
            var face8 = new THREE.Face3(3,4,7);
            var face9 = new THREE.Face3(1,4,5);
            var face10 = new THREE.Face3(0,1,4);
            var face11 = new THREE.Face3(4,5,7);
            var face12 = new THREE.Face3(5,6,7);
            
            // 设置三角面法向量
            face3.normal=new THREE.Vector3(0, 0, 1);
            
            // 设置三角面face1三个顶点的颜色
            face1.color = new THREE.Color(0xff00ff);
            
            //三角面face1、face2添加到几何体中
            geometry.faces.push(face1,face2,face3,face4,face5,face6,face7,face8,face9,face10,face11,face12);
            
            //缩放
            geometry.scale(0.5, 1.5, 1.5);

总结:

BufferGeometry总结

 

 

Geometry总结

 

几何体缩放、平移、旋转属性

 

 

posted @ 2020-08-11 21:43  梁涛999  阅读(2564)  评论(0编辑  收藏  举报