Three.js快速入门教程

近年来web得到了快速的发展。随着HTML5的普及,网页的表现能力越来越强大。网页上已经可以做出很多复杂的动画,精美的效果。
但是,人总是贪的。那么,在此之上还能做什么呢?其中一种就是通过WebGL在网页中绘制高性能的3D图形。

OpenGL,WebGL到Three.js

OpenGL大概许多人都有所耳闻,它是最常用的跨平台图形库。
WebGL是基于OpenGL设计的面向web的图形标准,提供了一系列JavaScript API,通过这些API进行图形渲染将得以利用图形硬件从而获得较高性能。
Three.js是通过对WebGL接口的封装与简化而形成的一个易用的图形库。

简单点的说法:WebGL可以看成是浏览器给我们提供的接口,在javascript中可以直接用这些API进行3D图形的绘制;而Three.js就是在这些接口上又帮我们封装得更好用一些。

WebGL与Three.js对比

既然有了WebGL,我们为什么还需要Three.js?
这是因为WebGL门槛相对较高,需要相对较多的数学知识。虽然WebGL提供的是面向前端的API,但本质上WebGL跟前端开发完全是两个不同的方向,知识的重叠很少。相关性只是他们都在web平台上,都是用javascript而已。一个前端程序员或许还熟悉解析几何,但是还熟悉线性代数的应该寥寥无几了(比如求个逆转置矩阵试试?),更何况使用中强调矩阵运算中的物理意义,这在教学中也是比较缺失的。
因此,前端工程师想要短时间上手WebGL还是挺有难度的。
于是,Three.js对WebGL提供的接口进行了非常好的封装,简化了很多细节,大大降低了学习成本。并且,几乎没有损失WebGL的灵活性。
因此,从Three.js入手是值得推荐的,这可以让你在较短的学习后就能面对大部分需求场景。

Three.js的学习问题

Three.js的入门是相对简单的,但是当我们真的去学的时候,会发现一个很尴尬的问题:相关的学习资料很少。
通常这种流行的库都有很完善的文档,很多时候跟着官方的文档或官方的入门教程学习就是最好的路线。但Three不是的,它的文档对初学者来说太过简明扼要。
不过官方提供了非常丰富的examples,几乎所有你需要的用法都在某个example中有所体现。但这些example不太适合用来入门,倒是适合入门之后的进一步学习。

这里推荐一些相对较好的教程:
Three.js入门指南
这是一份很好的Three.js 轻量级入门教程,作者文笔很好,基础知识讲解得简明易懂。

Three.js开发指南(第一版中文版)

Learning Three.js- Second Edition
Learning Three.js:The JavaScript 3D Library for WebGL是现在不多的也是最好的Three.js入门书,比较全面地讲解了Three.js的各种功能。
如果有能力的话,建议阅读英文版第二版,出版于2015年,与现在的Three.js区别很小。
中文版翻译自出版于2012年的原书第一版,大部分概念是适用的,但很多细节已经有所改变。
Three.js入门教程
这是对国外一份教程的翻译,一共六篇文章。讲解不多,更多的是展示各个基本功能怎么用。更适合有一些图形基础的同学。

当然,实际的学习过程中这些资料肯定是不太够的,遇到问题还是要自己去查资料。不过这里要提醒一下,Three.js的更新是相当频繁的,现在是r80版本,自2010年4月发布r1以来,这已经是第72个版本了(中间有的版本号跳过了)。因此,在网上找到的资料有些可能是不适合当前版本的,需要注意甄别(前面推荐的资料也都或多或少存在这样的问题)。

Three.js中的一些概念

要在屏幕上展示3D图形,思路大体上都是这样的:

构建一个三维空间
Three中称之为场景(Scene)选择一个观察点,并确定观察方向/角度等
Three中称之为相机(Camera)在场景中添加供观察的物体
Three中的物体有很多种,包括Mesh,Line,Points等,它们都继承自Object3D类将观察到的场景渲染到屏幕上的指定区域
Three中使用Renderer完成这一工作

下面来具体看一看Three中的这些概念。

Scene

场景是所有物体的容器,也对应着我们创建的三维世界。

Camera 坐标系

Camera是三维世界中的观察者,为了观察这个世界,首先我们要描述空间中的位置。

左手/右手坐标系

 

Three中使用采用常见的右手坐标系定位。

三维投影

Three中的相机有两种,分别是正投影相机THREE.OrthographicCamera和透视投影相机THREE.PerspectiveCamera。

这里写图片描述

 

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