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教你用 three.js 寫(xiě)一個(gè)炫酷的3D登陸頁(yè)面
一、前言：
Three.js官方文檔：
https://threejs.org/
該篇文章用到的主要技術(shù)：vue3、three.js
我們先看看成品效果：
高清大圖預(yù)覽（會(huì)有些慢）：
座機(jī)小圖預(yù)覽：
廢話不多說(shuō)，直接進(jìn)入正題
二、Three.js的基礎(chǔ)知識(shí)
想象一下，在一個(gè)虛擬的3D世界中都需要什么？首先，要有一個(gè)立體的空間，其次是有光源，最重要的是要有一雙眼睛。下面我們就看看在three.js中如何創(chuàng)建一個(gè)3D世界吧！
創(chuàng)建一個(gè)場(chǎng)景
設(shè)置光源
創(chuàng)建相機(jī)，設(shè)置相機(jī)位置和相機(jī)鏡頭的朝向
創(chuàng)建3D渲染器，使用渲染器把創(chuàng)建的場(chǎng)景渲染出來(lái)
此時(shí)，你就通過(guò)three.js創(chuàng)建出了一個(gè)可視化的3D頁(yè)面，很簡(jiǎn)單是吧！
關(guān)于場(chǎng)景
你可以為場(chǎng)景添加背景顏色，或創(chuàng)建一個(gè)盒模型（球體、立方體），給盒模型的內(nèi)部貼上圖片，再把相機(jī)放在這個(gè)盒模型內(nèi)部以達(dá)到模擬場(chǎng)景的效果。盒模型的方式多用于360度全景，比如房屋vr展示
【登陸頁(yè)面】創(chuàng)建場(chǎng)景的例子：
const scene = new THREE.Scene()
// 在場(chǎng)景中添加霧的效果，F(xiàn)og參數(shù)分別代表‘霧的顏色’、‘開(kāi)始霧化的視線距離’、剛好霧化至看不見(jiàn)的視線距離’
scene.fog = new THREE.Fog(0x000000, 0, 10000)
// 盒模型的深度
const depth = 1400
// 在場(chǎng)景中添加一個(gè)圓球盒模型
// 1.創(chuàng)建一個(gè)立方體
const geometry = new THREE.BoxGeometry(1000, 800, depth)
// 2.加載紋理
const texture = new THREE.TextureLoader().load('bg.png')
// 3.創(chuàng)建網(wǎng)格材質(zhì)（原料）
const material = new THREE.MeshBasicMaterial({map: texture, side: THREE.BackSide})
// 4.生成網(wǎng)格
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material)
// 5.把網(wǎng)格放入場(chǎng)景中
scene.add(mesh)
關(guān)于光源
為場(chǎng)景設(shè)置光源的顏色、強(qiáng)度，同時(shí)還可以設(shè)置光源的類(lèi)型（環(huán)境光、點(diǎn)光源、平行光等）、光源所在的位置
【登陸頁(yè)面】創(chuàng)建光源的例子：
// 1.創(chuàng)建環(huán)境光
const ambientLight = new THREE.AmbientLight(0xffffff, 1)
// 2.創(chuàng)建點(diǎn)光源，位于場(chǎng)景右下角
const light_rightBottom = new THREE.PointLight(0x0655fd, 5, 0)
light_rightBottom.position.set(0, 100, -200)
// 3.把光源放入場(chǎng)景中
scene.add(light_rightBottom)
scene.add(ambientLight)
關(guān)于相機(jī)（重要）
很重要的一步，相機(jī)就是你的眼睛。這里還會(huì)著重說(shuō)明一下使用透視相機(jī)時(shí)可能會(huì)遇到的問(wèn)題，我們最常用到的相機(jī)就是正交相機(jī)和透視相機(jī)了。
正交相機(jī)：無(wú)論物體距離相機(jī)距離遠(yuǎn)或者近，在最終渲染的圖片中物體的大小都保持不變。用于渲染2D場(chǎng)景或者UI元素是非常有用的。如圖：
圖注解：
圖中紅色三角錐體是視野的大小
紅色錐體連著的第一個(gè)面是攝像機(jī)能看到的最近位置
從該面通過(guò)白色輔助線延伸過(guò)去的面是攝像機(jī)能看到的最遠(yuǎn)的位置
透視相機(jī)：被用來(lái)模擬人眼所看到的景象。它是3D場(chǎng)景的渲染中使用得最普遍的投影模式。如圖：
我們?cè)谑褂猛敢曄鄼C(jī)時(shí)，可能會(huì)遇到這種情況：邊緣處的物體會(huì)產(chǎn)生一定程度上的形變，原因是：透視相機(jī)是魚(yú)眼效果，如果視域越大，邊緣變形越大。為了避免邊緣變形，可以將fov角度設(shè)置小一些，距離拉遠(yuǎn)一些
關(guān)于透視相機(jī)的幾個(gè)參數(shù)，new THREE.PerspectiveCamera(fov, width / height, near, far)
fov（field of view） — 攝像機(jī)視錐體垂直視野角度
aspect（width / height） — 攝像機(jī)視錐體長(zhǎng)寬比
near — 攝像機(jī)視錐體近端面
far — 攝像機(jī)視錐體遠(yuǎn)端面
/**
* 為了避免邊緣變形，這里將fov角度設(shè)置小一些，距離拉遠(yuǎn)一些
* 固定視域角度，求需要多少距離才能滿(mǎn)足完整的視野畫(huà)面
* 15度等于(Math.PI / 12)
*/
const container = document.getElementById('login-three-container')
const width = container.clientWidth
const height = container.clientHeight
const fov = 15
const distance = width / 2 / Math.tan(Math.PI / 12)
const zAxisNumber = Math.floor(distance - depth / 2)
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(fov, width / height, 1, 30000)
camera.position.set(0, 0, zAxisNumber)
const cameraTarget = new THREE.Vector3(0, 0, 0)
camera.lookAt(cameraTarget)
關(guān)于渲染器
用WebGL[1]渲染出你精心制作的場(chǎng)景。它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)canvas進(jìn)行渲染
【登陸頁(yè)面】創(chuàng)建渲染器的例子：
// 獲取容器dom
const container = document.getElementById('login-three-container')
// 創(chuàng)建webgl渲染器實(shí)例
const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true, alpha: true })
// 設(shè)置渲染器畫(huà)布的大小
renderer.setSize(width, height)
// 把畫(huà)布實(shí)例（canvas）放入容器中
container.appendChild(renderer.domElement)
// 渲染器渲染場(chǎng)景
renderer.render(scene, camera)
需要注意，這樣創(chuàng)建出來(lái)的場(chǎng)景并沒(méi)有動(dòng)效，原因是這次渲染的僅僅只是這一幀的畫(huà)面。為了讓場(chǎng)景中的物體能動(dòng)起來(lái)，我們需要使用requestAnimationFrame，所以我們可以寫(xiě)一個(gè)loop函數(shù)
//動(dòng)畫(huà)刷新
const loopAnimate = () => {
requestAnimationFrame(loopAnimate)
scene.rotateY(0.001)
renderer.render(scene, camera)
}
loopAnimate()
三、完善效果
創(chuàng)建一個(gè)左上角的地球
// 加載紋理
const texture = THREE.TextureLoader().load('earth_bg.png')
// 創(chuàng)建網(wǎng)格材質(zhì)
const material = new THREE.MeshPhongMaterial({map: texture, blendDstAlpha: 1})
// 創(chuàng)建幾何球體
const sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(50, 64, 32)
// 生成網(wǎng)格
const sphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, material)
// 為了單獨(dú)操作球體的運(yùn)動(dòng)效果，我們把球體放到一個(gè)組中
const Sphere_Group = new THREE.Group()
const Sphere_Group.add(sphere)
// 設(shè)置該組（球體）在空間坐標(biāo)中的位置
const Sphere_Group.position.x = -400
const Sphere_Group.position.y = 200
const Sphere_Group.position.z = -200
// 加入場(chǎng)景
scene.add(Sphere_Group)
// 使球能夠自轉(zhuǎn)，需要在loopAnimate中加上
Sphere_Group.rotateY(0.001)
使地球自轉(zhuǎn)
// 渲染星球的自轉(zhuǎn)
const renderSphereRotate = () => {
if (sphere) {
Sphere_Group.rotateY(0.001)
}
}
// 使球能夠自轉(zhuǎn)，需要在loopAnimate中加上
const loopAnimate = () => {
requestAnimationFrame(loopAnimate)
renderSphereRotate()
renderer.render(scene, camera)
}
創(chuàng)建星星
// 初始化星星
const initSceneStar = (initZposition: number): any => {
const geometry = new THREE.BufferGeometry()
const vertices: number[] = []
const pointsGeometry: any[] = []
const textureLoader = new THREE.TextureLoader()
const sprite1 = textureLoader.load('starflake1.png')
const sprite2 = textureLoader.load('starflake2.png')
parameters = [
[[0.6, 100, 0.75], sprite1, 50],
[[0, 0, 1], sprite2, 20]
]
// 初始化500個(gè)節(jié)點(diǎn)
for (let i = 0; i < 500; i++) {
/**
* const x: number = Math.random() * 2 * width - width
* 等價(jià)
* THREE.MathUtils.randFloatSpread(width)
* _.random使用的是lodash庫(kù)中的生成隨機(jī)數(shù)
*/
const x: number = THREE.MathUtils.randFloatSpread(width)
const y: number = _.random(0, height / 2)
const z: number = _.random(-depth / 2, zAxisNumber)
vertices.push(x, y, z)
}
geometry.setAttribute('position', new THREE.Float32BufferAttribute(vertices, 3))
// 創(chuàng)建2種不同的材質(zhì)的節(jié)點(diǎn)（500 * 2）
for (let i = 0; i < parameters.length; i++) {
const color = parameters[i][0]
const sprite = parameters[i][1]
const size = parameters[i][2]
materials[i] = new THREE.PointsMaterial({
size,
map: sprite,
blending: THREE.AdditiveBlending,
depthTest: true,
transparent: true
})
materials[i].color.setHSL(color[0], color[1], color[2])
const particles = new THREE.Points(geometry, materials[i])
particles.rotation.x = Math.random() * 0.2 - 0.15
particles.rotation.z = Math.random() * 0.2 - 0.15
particles.rotation.y = Math.random() * 0.2 - 0.15
particles.position.setZ(initZposition)
pointsGeometry.push(particles)
scene.add(particles)
}
return pointsGeometry
}
const particles_init_position = -zAxisNumber - depth / 2
let zprogress = particles_init_position
let zprogress_second = particles_init_position * 2
const particles_first = initSceneStar(particles_init_position)
const particles_second = initSceneStar(zprogress_second)
使星星運(yùn)動(dòng)
// 渲染星星的運(yùn)動(dòng)
const renderStarMove = () => {
const time = Date.now() * 0.00005
zprogress += 1
zprogress_second += 1
if (zprogress >= zAxisNumber + depth / 2) {
zprogress = particles_init_position
} else {
particles_first.forEach((item) => {
item.position.setZ(zprogress)
})
}
if (zprogress_second >= zAxisNumber + depth / 2) {
zprogress_second = particles_init_position
} else {
particles_second.forEach((item) => {
item.position.setZ(zprogress_second)
})
}
for (let i = 0; i < materials.length; i++) {
const color = parameters[i][0]
const h = ((360 * (color[0] + time)) % 360) / 360
materials[i].color.setHSL(color[0], color[1], parseFloat(h.toFixed(2)))
}
}
星星的運(yùn)動(dòng)效果，實(shí)際就是沿著z軸從遠(yuǎn)處不斷朝著相機(jī)位置移動(dòng)，直到移出相機(jī)的位置時(shí)回到起點(diǎn)，不斷重復(fù)這個(gè)操作。我們使用上帝視角，從x軸的左側(cè)看去。
創(chuàng)建云以及運(yùn)動(dòng)軌跡
// 創(chuàng)建曲線路徑
const route = [
new THREE.Vector3(-width / 10, 0, -depth / 2),
new THREE.Vector3(-width / 4, height / 8, 0),
new THREE.Vector3(-width / 4, 0, zAxisNumber)
]
const curve = new THREE.CatmullRomCurve3(route, false)
const tubeGeometry = new THREE.TubeGeometry(curve, 100, 2, 50, false)
const tubeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({
opacity: 0,
transparent: true
})
const tube = new THREE.Mesh(tubeGeometry, tubeMaterial)
// 把創(chuàng)建好的路徑加入場(chǎng)景中
scene.add(tube)
// 創(chuàng)建平面幾何
const clondGeometry = new THREE.PlaneGeometry(500, 200)
const textureLoader = new THREE.TextureLoader()
const cloudTexture = textureLoader.load('cloud.png')
const clondMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({
map: cloudTexture,
blending: THREE.AdditiveBlending,
depthTest: false,
transparent: true
})
const cloud = new THREE.Mesh(clondGeometry, clondMaterial)
// 將云加入場(chǎng)景中
scene.add(cloud)
現(xiàn)在有了云和曲線路徑，我們需要將二者結(jié)合，讓云按著路徑進(jìn)行運(yùn)動(dòng)
使云運(yùn)動(dòng)
let cloudProgress = 0
let scaleSpeed = 0.0006
let maxScale = 1
let startScale = 0
// 初始化云的運(yùn)動(dòng)函數(shù)
const cloudMove = () => {
if (startScale < maxScale) {
startScale += scaleSpeed
cloud.scale.setScalar(startScale)
}
if (cloudProgress > 1) {
cloudProgress = 0
startScale = 0
} else {
cloudProgress += speed
if (cloudParameter.curve) {
const point = curve.getPoint(cloudProgress)
if (point && point.x) {
cloud.position.set(point.x, point.y, point.z)
}
}
}
}
完成three.js有關(guān)效果
最后，把cloudMove函數(shù)放入loopAnimate函數(shù)中即可實(shí)現(xiàn)云的運(yùn)動(dòng)。至此，該登錄頁(yè)所有與three.js有關(guān)的部分都介紹完了。剩下的月球地面、登錄框、宇航員都是通過(guò)定位和層級(jí)設(shè)置以及css3動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)的，這里就不進(jìn)行深入的討論了。
上面的每個(gè)部分的代碼在連貫性并不完整，并且同登錄頁(yè)的完整代碼也有些許出入。上面更多是為了介紹每個(gè)部分的實(shí)現(xiàn)方式。完整代碼，我放在github上了，每行注釋幾乎都打上了，希望能給你入坑three.js帶來(lái)一些幫助，地址：https://github.com/Yanzengyong/threejs-login-view
本文來(lái)自作者KDDA_
https://juejin.cn/post/7020571868314730532
四、結(jié)語(yǔ)
之前用react+three.js寫(xiě)過(guò)一個(gè)3D可視化的知識(shí)圖譜，如果這篇對(duì)大家有幫助并且反響好的話，后續(xù)我會(huì)寫(xiě)一篇如何使用three.js創(chuàng)建一個(gè)3D知識(shí)圖譜。
最后，我認(rèn)為3D可視化的精髓其實(shí)在于設(shè)計(jì)，有好的素材、好的建模，能讓你的頁(yè)面效果瞬間提升N倍
作者：廣東靚仔
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