three.js 08-02 之 网格合并
2018-02-05 17:29
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上一篇文中，我们介绍到利用 THREE.Group 对象可以很容易操纵和管理大量的网格。但是当网格对象的数量非常多时，性能就会成为一个瓶颈。实际上在组里的每个对象还是独立的，需要对它们分别进行处理和渲染。
在旧版 three.js 中，有个叫 THREE.GeometryUtils.merge 函数可以将多个几何体合并起来，创建一个联合体。但是在新版中已经改用 THREE.Geometry.merge 函数来实现了。接下来我将直接给出具体的完整示例，你会看到一个随机分布着很多半透明方块的场景。通过右上角的 numberOfObjects 滑块，你可以设置场景中的方块的数量。点击 redraw 按钮可以重新绘制场景。
根据你所使用的 PC 硬件配置不同，当方块的数量达到一定量时，性能就会开始下降。在我的 PC 上，性能在 4000 个左右的对象时就已经下降到了 35 FPS 左右了。但是，如果你把右上角的 combined 复选框勾上，在点击 redraw 重绘整个场景，那么在我的 PC 上就算把数量上调至 40000，FPS 依然可以保证 60 左右。具体示例代码如下所示：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>示例 08.02 - Merge Geometry</title>
<script src="../build/three.js"></script>
<script src="../build/js/controls/OrbitControls.js"></script>
<script src="../build/js/libs/stats.min.js"></scri
c8ab
pt>
<script src="../build/js/libs/dat.gui.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;
}
/* 统计对象的样式 */
#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 webglRender;
//var canvasRender;
var controls;
var stats;
var guiParams;
var ambientLight;
var spotLight;
var axesHelper;
//var cameraHelper;
var ground;
$(function() {
initStats();
initRender();
initCamera();
initControls();
scene = new THREE.Scene();
createAxesHelper();
createAmbientLight();
//createSpotLight();
createGuiControls();
// 加入地面
//createGround()
// 创建网格
createMesh();
renderScene();
});
/** 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;
}
/** 初始化渲染器 */
function initRender() {
webglRender = new THREE.WebGLRenderer( {antialias: true, alpha: true} ); // antialias 抗锯齿
webglRender.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
webglRender.setClearColor(0x0F0F0F, 1.0); // 0xeeeeee
render = webglRender;
render.shadowMap.enabled = true; // 允许阴影投射
$('#webgl-output')[0].appendChild(render.domElement);
window.addEventListener('resize', onWindowResize, false);
}
/** 初始化相机 */
function initCamera() {
camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 2147483647); // 2147483647
camera.position.set(30, 40, 50);
}
/** 初始化鼠标控制器 */
function initControls() {
var target = new THREE.Vector3(0, 0 , 0);
controls = new THREE.OrbitControls(camera, render.domElement);
controls.target = target;
camera.lookAt(target);
}
/** 当浏览器窗口大小变化时触发 */
function onWindowResize() {
camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
camera.updateProjectionMatrix();
render.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
}
/** 渲染场景 */
function renderScene() {
stats.update();
//rotateMesh(); // 旋转物体
requestAnimationFrame(renderScene);
render.render(scene, camera);
}
/** 旋转物体 */
var step = 0;
function rotateMesh() {
step += guiParams.rotationSpeed;
scene.traverse(function(mesh) {
if (mesh instanceof THREE.Mesh && mesh != ground) {
mesh.rotation.x = step;
mesh.rotation.y = step;
mesh.rotation.z = step;
}
});
}
/** 创建一个坐标轴：X（橙色）、Y（绿色）、Z（蓝色） */
function createAxesHelper() {
axesHelper = new THREE.AxesHelper(60);
scene.add(axesHelper);
}
/** 创建一个 AmbientLight 环境光源 */
function createAmbientLight() {
ambientLight = new THREE.AmbientLight(0x0c0c0c);
scene.add(ambientLight);
}
/** 创建一个 AmbientLight 环境光源 */
function createSpotLight() {
spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);
spotLight.position.set(-60, 60, -10);
spotLight.castShadow = true;
spotLight.shadow.mapSize.set(2048, 2048); // 必须是 2的幂，默认值为 512
scene.add(spotLight);
//cameraHelper = new THREE.CameraHelper(spotLight.shadow.camera);
//scene.add(cameraHelper);
}
/** 用来保存那些需要修改的变量 */
function createGuiControls() {
guiParams = new function() {
this.rotationSpeed = 0.02;
this.numberOfObjects = 4000;
this.combined = false;
this.redraw = function() {
createMesh();
}
}
/** 定义 dat.GUI 对象，并绑定 guiParams 的几个属性 */
var gui = new dat.GUI();
gui.add(guiParams, 'rotationSpeed', 0, Math.PI, 0.01);
gui.add(guiParams, 'numberOfObjects', 400, 40000, 1);
gui.add(guiParams, 'combined');
gui.add(guiParams, 'redraw');
}
/** 加入地面 */
function createGround() {
var groundGeom = new THREE.PlaneGeometry(60, 60);
var groundMaterial = new THREE.MeshPhongMaterial( { color: 0xbbbbbb, side: THREE.DoubleSide} ); // 0x777777
ground = new THREE.Mesh(groundGeom, groundMaterial);
ground.receiveShadow = true; // 地面接收阴影
ground.rotation.x = -0.5 * Math.PI;
scene.add(ground);
}
/** 创建网格 */
function createMesh() {
var mergedGeometry = new THREE.Geometry();
var mergedGroup = new THREE.Group();
var material = new THREE.MeshPhongMaterial( {color: 0x00ff00, emissive: 0x00ff00, transparent: true, opacity: 0.5} );
for (var i = 0; i < guiParams.numberOfObjects; i++) {
var x = -60 + Math.round((Math.random() * 100));
var y = Math.round((Math.random() * 10));
var z = -100 + Math.round((Math.random() * 200));
var cubeGeom = new THREE.BoxGeometry(3, 3, 3);
var cubeMesh = new THREE.Mesh(cubeGeom, material);
cubeMesh.position.set(x, y, z);
cubeMesh.updateMatrix();
if (guiParams.combined) {
mergedGeometry.merge(cubeMesh.geometry, cubeMesh.matrix);
} else {
mergedGroup.add(cubeMesh);
}
}
if (guiParams.combined) {
var mergedMesh = new THREE.Mesh(mergedGeometry, material);
mergedMesh.name = "combined";
scene.remove(scene.getObjectByName(mergedMesh.name));
scene.add(mergedMesh);
} else {
mergedGroup.name = "combined";
scene.remove(scene.getObjectByName(mergedGroup.name));
scene.add(mergedGroup);
}
}
</script>
</body>
</html>如前所述，场景中能够添加的网格数量是有上限的。一般来说也不需要那么多的网格，但是在某些游戏或者高级显示效果时，你就有可能会遇到这样的性能问题。而使用 THREE.Geometry.merge 函数就可以在某种程度上帮组你解决这个问题。其核心的代码是 createMesh() 函数中的如下片段所示：
var mergedGeometry = new THREE.Geometry();
...
mergedGeometry.merge(cubeMesh.geometry, cubeMesh.matrix);
...
var mergedMesh = new THREE.Mesh(mergedGeometry, material);
mergedMesh.name = "combined";
scene.remove(scene.getObjectByName(mergedMesh.name));
scene.add(mergedMesh);未完待续···
在旧版 three.js 中，有个叫 THREE.GeometryUtils.merge 函数可以将多个几何体合并起来，创建一个联合体。但是在新版中已经改用 THREE.Geometry.merge 函数来实现了。接下来我将直接给出具体的完整示例，你会看到一个随机分布着很多半透明方块的场景。通过右上角的 numberOfObjects 滑块，你可以设置场景中的方块的数量。点击 redraw 按钮可以重新绘制场景。
根据你所使用的 PC 硬件配置不同，当方块的数量达到一定量时，性能就会开始下降。在我的 PC 上，性能在 4000 个左右的对象时就已经下降到了 35 FPS 左右了。但是，如果你把右上角的 combined 复选框勾上，在点击 redraw 重绘整个场景，那么在我的 PC 上就算把数量上调至 40000，FPS 依然可以保证 60 左右。具体示例代码如下所示：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>示例 08.02 - Merge Geometry</title>
<script src="../build/three.js"></script>
<script src="../build/js/controls/OrbitControls.js"></script>
<script src="../build/js/libs/stats.min.js"></scri
c8ab
pt>
<script src="../build/js/libs/dat.gui.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;
}
/* 统计对象的样式 */
#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 webglRender;
//var canvasRender;
var controls;
var stats;
var guiParams;
var ambientLight;
var spotLight;
var axesHelper;
//var cameraHelper;
var ground;
$(function() {
initStats();
initRender();
initCamera();
initControls();
scene = new THREE.Scene();
createAxesHelper();
createAmbientLight();
//createSpotLight();
createGuiControls();
// 加入地面
//createGround()
// 创建网格
createMesh();
renderScene();
});
/** 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;
}
/** 初始化渲染器 */
function initRender() {
webglRender = new THREE.WebGLRenderer( {antialias: true, alpha: true} ); // antialias 抗锯齿
webglRender.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
webglRender.setClearColor(0x0F0F0F, 1.0); // 0xeeeeee
render = webglRender;
render.shadowMap.enabled = true; // 允许阴影投射
$('#webgl-output')[0].appendChild(render.domElement);
window.addEventListener('resize', onWindowResize, false);
}
/** 初始化相机 */
function initCamera() {
camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 2147483647); // 2147483647
camera.position.set(30, 40, 50);
}
/** 初始化鼠标控制器 */
function initControls() {
var target = new THREE.Vector3(0, 0 , 0);
controls = new THREE.OrbitControls(camera, render.domElement);
controls.target = target;
camera.lookAt(target);
}
/** 当浏览器窗口大小变化时触发 */
function onWindowResize() {
camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
camera.updateProjectionMatrix();
render.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
}
/** 渲染场景 */
function renderScene() {
stats.update();
//rotateMesh(); // 旋转物体
requestAnimationFrame(renderScene);
render.render(scene, camera);
}
/** 旋转物体 */
var step = 0;
function rotateMesh() {
step += guiParams.rotationSpeed;
scene.traverse(function(mesh) {
if (mesh instanceof THREE.Mesh && mesh != ground) {
mesh.rotation.x = step;
mesh.rotation.y = step;
mesh.rotation.z = step;
}
});
}
/** 创建一个坐标轴：X（橙色）、Y（绿色）、Z（蓝色） */
function createAxesHelper() {
axesHelper = new THREE.AxesHelper(60);
scene.add(axesHelper);
}
/** 创建一个 AmbientLight 环境光源 */
function createAmbientLight() {
ambientLight = new THREE.AmbientLight(0x0c0c0c);
scene.add(ambientLight);
}
/** 创建一个 AmbientLight 环境光源 */
function createSpotLight() {
spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);
spotLight.position.set(-60, 60, -10);
spotLight.castShadow = true;
spotLight.shadow.mapSize.set(2048, 2048); // 必须是 2的幂，默认值为 512
scene.add(spotLight);
//cameraHelper = new THREE.CameraHelper(spotLight.shadow.camera);
//scene.add(cameraHelper);
}
/** 用来保存那些需要修改的变量 */
function createGuiControls() {
guiParams = new function() {
this.rotationSpeed = 0.02;
this.numberOfObjects = 4000;
this.combined = false;
this.redraw = function() {
createMesh();
}
}
/** 定义 dat.GUI 对象，并绑定 guiParams 的几个属性 */
var gui = new dat.GUI();
gui.add(guiParams, 'rotationSpeed', 0, Math.PI, 0.01);
gui.add(guiParams, 'numberOfObjects', 400, 40000, 1);
gui.add(guiParams, 'combined');
gui.add(guiParams, 'redraw');
}
/** 加入地面 */
function createGround() {
var groundGeom = new THREE.PlaneGeometry(60, 60);
var groundMaterial = new THREE.MeshPhongMaterial( { color: 0xbbbbbb, side: THREE.DoubleSide} ); // 0x777777
ground = new THREE.Mesh(groundGeom, groundMaterial);
ground.receiveShadow = true; // 地面接收阴影
ground.rotation.x = -0.5 * Math.PI;
scene.add(ground);
}
/** 创建网格 */
function createMesh() {
var mergedGeometry = new THREE.Geometry();
var mergedGroup = new THREE.Group();
var material = new THREE.MeshPhongMaterial( {color: 0x00ff00, emissive: 0x00ff00, transparent: true, opacity: 0.5} );
for (var i = 0; i < guiParams.numberOfObjects; i++) {
var x = -60 + Math.round((Math.random() * 100));
var y = Math.round((Math.random() * 10));
var z = -100 + Math.round((Math.random() * 200));
var cubeGeom = new THREE.BoxGeometry(3, 3, 3);
var cubeMesh = new THREE.Mesh(cubeGeom, material);
cubeMesh.position.set(x, y, z);
cubeMesh.updateMatrix();
if (guiParams.combined) {
mergedGeometry.merge(cubeMesh.geometry, cubeMesh.matrix);
} else {
mergedGroup.add(cubeMesh);
}
}
if (guiParams.combined) {
var mergedMesh = new THREE.Mesh(mergedGeometry, material);
mergedMesh.name = "combined";
scene.remove(scene.getObjectByName(mergedMesh.name));
scene.add(mergedMesh);
} else {
mergedGroup.name = "combined";
scene.remove(scene.getObjectByName(mergedGroup.name));
scene.add(mergedGroup);
}
}
</script>
</body>
</html>如前所述，场景中能够添加的网格数量是有上限的。一般来说也不需要那么多的网格，但是在某些游戏或者高级显示效果时，你就有可能会遇到这样的性能问题。而使用 THREE.Geometry.merge 函数就可以在某种程度上帮组你解决这个问题。其核心的代码是 createMesh() 函数中的如下片段所示：
var mergedGeometry = new THREE.Geometry();
...
mergedGeometry.merge(cubeMesh.geometry, cubeMesh.matrix);
...
var mergedMesh = new THREE.Mesh(mergedGeometry, material);
mergedMesh.name = "combined";
scene.remove(scene.getObjectByName(mergedMesh.name));
scene.add(mergedMesh);未完待续···
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