three.js 01-04 之简单动画
2017-10-26 10:47
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如果要在场景中加入动画，那么就要找到一种可以使得场景能在一定的时间间隔就能进行一次渲染的办法。通常人们都会想到传统的 setInterval(function, interval) 方法，譬如通过这个方法我们可以指定每 100 毫秒调用一次渲染器进行场景渲染。但这个方法的问题是它并不会考虑浏览器中发生的事情，如果你正在浏览其他页面，那这个方法依然会每隔一定时间间隔就调用一次。而且这个方法也没有跟显示器的重画进行同步。这样就会导致较高的 CPU 使用率，从而降低系统效率。
记得在之前那篇《ThreeJS-01-02 之首个场景》博文中，我们提到过一个叫“requestAnimationFrame()”方法，通过该方法我们可以指定一个回调方法，它会自动按照浏览器定义的时间间隔来触发我们指定的回调方法。你可以在这个回调方法里执行所有必要的绘画操作，浏览器会尽可能的保证绘画过程平滑、高效。譬如我们前面给出的渲染场景方法：
在这个方法里，我们又调用了一次 requestAnimationFrame(renderScene)，目的就是让这个动画持续执行。
唠叨了大半天，接下来我们就开始尝试让我们的立方体转起来，同时也让我们的球体弹跳起来。但在这之前，为了能检测出我们动画运行的帧率，先引入一个小小的辅助库 stats.js，这个辅助库也是 Three.js 作者提供的，你可以在官方下载的资源中找到，它位于 build/js/libs/stats.min.js（用于生产环境的版本通常都叫 xxx.min.js）。为了使用这个库，首先你要引入它，然后添加一个 <div> 元素，用来显示我们的帧率统计图形：
为了让我们的立方体转动起来，我们专门用一个方法来实现此功能，代码如下：
完成后的完整代码如下：
未完待续···
记得在之前那篇《ThreeJS-01-02 之首个场景》博文中，我们提到过一个叫“requestAnimationFrame()”方法，通过该方法我们可以指定一个回调方法，它会自动按照浏览器定义的时间间隔来触发我们指定的回调方法。你可以在这个回调方法里执行所有必要的绘画操作，浏览器会尽可能的保证绘画过程平滑、高效。譬如我们前面给出的渲染场景方法：
/** 渲染场景 */
function renderScene() {
// 这里放置旋转、移动图形等逻辑代码···
requestAnimationFrame(renderScene);
render.render(scene, camera);
}在这个方法里，我们又调用了一次 requestAnimationFrame(renderScene)，目的就是让这个动画持续执行。
唠叨了大半天，接下来我们就开始尝试让我们的立方体转起来，同时也让我们的球体弹跳起来。但在这之前，为了能检测出我们动画运行的帧率，先引入一个小小的辅助库 stats.js，这个辅助库也是 Three.js 作者提供的，你可以在官方下载的资源中找到，它位于 build/js/libs/stats.min.js（用于生产环境的版本通常都叫 xxx.min.js）。为了使用这个库，首先你要引入它，然后添加一个 <div> 元素，用来显示我们的帧率统计图形：
<div id="Stats-output"></div>然后为其设置相应的 CSS 样式：
/* 统计对象样式 */
#Stats-output {
position: absolute;
left: 0px;
top: 0px;
}接下来，我们要做的就是对它进行初始化，代码如下：/** 初始化 stats 统计对象 */
function i
cd8d
nitStats() {
stats = new Stats();
stats.setMode(0); // 0 为监测 FPS；1 为监测渲染时间
$('#Stats-output').append(stats.domElement);
return stats;
}下一步，就是在 JQuery 匿名方法的开始处调用该方法，如下所示：...
var stats;
$(function() {
stats = initStats();
...
}最后一步，就是要告诉 stats 对象每次渲染开始的时间，为此我们可以在渲染场景方法里调用 stats.update()，代码如下：/** 渲染场景 */
function renderScene() {
stats.update();
// 这里放置旋转、移动图形等逻辑代码···
requestAnimationFrame(renderScene);
render.render(scene, camera);
}到此，你再用浏览器观察我们的场景，就会在左上角看到一个统计图形了。为了让我们的立方体转动起来，我们专门用一个方法来实现此功能，代码如下：
...
var cube; // 记得要把 cube 的声明改到外面
...
/** 转动立方体 */
function rotateCube() {
cube.rotation.x += 0.02;
cube.rotation.y += 0.02;
cube.rotation.z += 0.02;
} 同样，我们也专门用一个方法来实现球体的弹跳功能，代码如下：...
var sphere; // 记得要把 sphere 的声明改到外面
...
/** 弹跳球体 */
var step = 0;
function bounceSphere() {
step += 0.04;
sphere.position.x = 20 + (10 * Math.cos(step));
sphere.position.y = 2 + (10 * Math.abs(Math.sin(step)));
console.log('step=' + step + ', x=' + 10 * Math.cos(step) + ', y=' + 10 * Math.abs(Math.sin(step)));
} 最后，在我们的场景渲染方法中恰当的位置处调用一下这两个方法即可，更改后的场景渲染方法代码如下：/** 渲染场景 */
function renderScene() {
stats.update();
rotateCube(); // 旋转立方体
bounceSphere() // 弹跳球体
requestAnimationFrame(renderScene);
render.render(scene, camera);
} 这个时候，你已经可以开心的在浏览器观察到我们的图形已经动起来了，看起来并不算复杂。对于立方体而言，我们只是在每次调用 render() 方法时，让其每个坐标轴的 rotation 属性增加 0.02，其效果使得这个立方体在绕所有的轴旋转。同理，对于球体而言，我们每次都修改它在 x轴及 y轴上的 position 属性，使得它依照一条好看、光滑的曲线轨迹来移动。由于采用了正弦余弦函数算法，使得轨迹看起来像条抛物线。其中 step += 0.04 定义的是球体弹跳的速度。完成后的完整代码如下：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>示例 01.04 - 实现动画</title>
<script src="../build/three.js"></script>
<script src="../build/js/controls/OrbitControls.js"></script>
<script src="../build/js/libs/stats.min.js"></script>
<script src="../jquery/jquery-3.2.1.min.js"></script>
<style>
body {
/* 设置 margin 为 0，并且 overflow 为 hidden，来完成页面样式 */
margin: 0;
overflow: hidden;
}
/* 统计对象样式 */ #Stats-output { position: absolute; left: 0px; top: 0px; }</style>
</head>
<body>
<!-- 用于 WebGL 输出的 Div -->
<div id="WebGL-output"></div>
<!-- 用于统计 FPS 输出的 Div -->
<div id="Stats-output"></div>
<!-- 运行 Three.js 示例的 Javascript 代码 -->
<script type="text/javascript">
var scene;
var camera;
var render;
var controls;
var stats;
var cube;
var sphere;
// 当所有元素加载完毕后，就执行我们 Three.js 相关的东西
$(function() {
stats = initStats();
scene = new THREE.Scene();
camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000); // 2147483647
camera.position.set(-30, 40, 30);
camera.lookAt(scene.position);
render = new THREE.WebGLRenderer( {antialias: true} ); // antialias 抗锯齿
render.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
render.setClearColor(0xEEEEEE);
render.shadowMap.enabled = true; // 允许阴影投射
controls = new THREE.OrbitControls(camera, render.domElement);
scene.add(new THREE.AxisHelper(20));// 加入坐标轴
// 加入一个平面
var planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(60, 20, 1, 1);
var planeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial( {color: 0xFFFFFF} );
var plane = new THREE.Mesh(planeGeometry, planeMaterial);
plane.rotation.x = -0.5 * Math.PI; // 沿着 X轴旋转-90°
plane.position.x = 15; // 沿着 x轴右移 15个单位
plane.position.y = 0; // y轴为 0
plane.position.z = 0; // z轴为 0
plane.receiveShadow = true; // 几何平面接收阴影
scene.add(plane);
// 加入一个立方体
var cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(4, 4, 4);
var cubeMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial( {color: 0xFF0000} );
cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial);
cube.position.x = -4;
cube.position.y = 3;
cube.position.z = 0;
cube.castShadow = true; // 立方体投射阴影
scene.add(cube);
// 加入一个球体
var sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(4, 20, 20);
var sphereMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial( {color: 0x7777FF} );
sphere = new THREE.Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);
sphere.position.x = 20;
sphere.position.y = 4;
sphere.position.z = 2;
sphere.castShadow = true; // 球体投射阴影
scene.add(sphere);
// 加入一个光源
// 注：基础材质 MeshBasicMaterial 不会对光源产生反应，因此要改用 MeshLambertMaterial 或 MeshPhongMaterial 材质才有效果
var spotLight = new THREE.SpotLight( 0xFFFFFF);
spotLight.position.set(-40, 60, -10);
spotLight.castShadow = true; // 光源产生阴影
spotLight.shadow.mapSize.width = 1024; // 必须是 2的幂，默认值为 512
spotLight.shadow.mapSize.height = 1024; // 必须是 2的幂，默认值为 512
scene.add(spotLight);
$('#WebGL-output')[0].appendChild(render.domElement);
renderScene();
});
/** 渲染场景 */ function renderScene() { stats.update(); rotateCube(); // 旋转立方体 bounceSphere() // 弹跳球体 requestAnimationFrame(renderScene); render.render(scene, camera); }
/** 初始化 stats 统计对象 */
function initStats() {
stats = new Stats();
stats.setMode(0); // 0 为监测 FPS；1 为监测渲染时间
$('#Stats-output').append(stats.domElement);
return stats;
}
/** 转动立方体 */
function rotateCube() {
cube.rotation.x += 0.02;
cube.rotation.y += 0.02;
cube.rotation.z += 0.02;
}
/** 弹跳球体 */
var step = 0;
function bounceSphere() {
step += 0.04;
sphere.position.x = 20 + (10 * Math.cos(step));
sphere.position.y = 2 + (10 * Math.abs(Math.sin(step)));
console.log('step=' + step + ', x=' + 10 * Math.cos(step) + ', y=' + 10 * Math.abs(Math.sin(step)));
}
</script>
</body>
</html>
未完待续···
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