WebGL

简介：WebGL（全写Web Graphics Library）是一种3D绘图协议，这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES 2.0（OpenGL for Embedded Systems，OpenGL嵌入式版本，针对手机、游戏机等设备相对较轻量级的版本）结合在一起，通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定，WebGL可以为HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染，这样Web开发人员就可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型了，还能创建复杂的导航和数据视觉化。

Three.js

简介：Three.js是WebGL的JavaScript 3D库，其对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，成为前端开发者完成3D绘图的得力工具。

three.js官方文档：https://threejs.org/

three.js中文文档： http://techbrood.com/threejs/docs/

Three.js整体认知（附：Three.js功能概览）

一、threejs三大组件（场景-scene，相机-camera，渲染器-renderer）

场景（Scenes）

场景是所有物体的容器，场景只有一种。

场景的构造函数是：

var scene = new THERR.Scene()

Fog（线性雾）：

scene.fog = new THREE.Fog(0xcce0ff, 10, 500)

照相机（Cameras）

定义了三维空间到二维屏幕的投影方式，投影方式主要分为正交投影和透视投影。

1.正交投影：正交投影照相机获得的结果对于在三维空间内平行的线，投影到二维空间中也一定是平行的。

2.透视投影：透视投影照相机获得的结果是类似人眼在真实世界中看到的有“近大远小”的效果。

一般说来，对于制图、建模软件通常使用正交投影，这样不会因为投影而改变物体比例；而对于其他大多数应用，通常使用透视投影，因为这更接近人眼的观察效果，以下详细介绍透视投影。

透视投影照相机（Perspective Camera）的构造函数是：

var camera = new THREE.PerspectiveCamera(fov, aspect, near, far)

让我们通过一张透视照相机投影的图来了解这些参数。

透视图中，灰色的部分是视景体，是可能被渲染的物体所在的区域，在该视景体以外的物体将不会被渲染。

fov是视景体竖直方向上的张角（是角度制而非弧度制），如侧视图所示。

aspect等于width / height，是照相机水平方向和竖直方向长度的比值，通常设为Canvas的横纵比例。

near照相机到视景体最近的距离，为正值。

far照相机到视景体最远的距离，为正值。

渲染器（Renderers）

渲染器的作用就是将相机拍摄出的画面在浏览器中呈现出来。渲染器决定了渲染的结果应该画在页面的什么元素上面，并且以怎样的方式来绘制。three.js中有很多种类的渲染器，例如webGLRenderer、canvasRenderer、SVGRenderer，通常使用的是webGLRenderer渲染器。 webGLRenderer渲染器的构造函数是：

renderer = new THERR.WebGLRenderer()

创建完渲染器之后，需要调用render方法将之前创建好的场景和相机相结合从而渲染出来，即调用渲染器的render方法：

renderer.render(scene,camera)

了解了three.js完成3D绘图的三大要素之后，便可以在页面中创建场景，并利用相机将场景渲染到网页上。

首先需要下载three.js库，并引用到自己的代码中，以下为三种引入方式，选择合适的方式在自己的项目中。

<script src="lib/three.js"></script>  //ES5
const THREE=require（'three'）  //CommonJS/AMD
import * as THREE from 'three'   //ES6

// 创建场景
var scene = new THREE.Scene(); 
// 创建透视相机
var camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth/window.innerHeight, 0.1, 1000); 
// 创建一个 WebGL 渲染器
var renderer = new THREE.WebGLRenderer({
       alpha: true,// 默认情况下为黑色场景，此处设置为透明（即白色场景）
}); 
// 设置渲染器为全屏
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); 
// 添加到网页中
document.body.appendChild(renderer.domElement);

完成上述各个步骤之后，我们在网页上看到的只有一块静态的白色场景，看不到任何东西，接下来通过一些基础图像的学习和了解，以呈现一些图形效果。

二、图像的表示

绘制的前期准备工作已经做完，接下来要做的就是把想要绘制的物体添加到场景中。在计算机世界中，3D世界是由点组成，两个点能够组成一条直线，三个不在一条直线上的点就能够组成一个三角面片，无数个三角面片就能够组成各种各样形状的物体，通常把这种网格模型叫做Mesh模型。Mesh模型是三维开发中使用的最为广泛的型。

Geometries（几何图形）

three.js给出了很多方法去生成固定的网格形状，比如长方体（BoxGeometry）、球体（SphereGeometry）、圆形（CircleGeometry）等等。还有根据具体坐标生成具体形状的方法，可以借助第三方建模软件（SketchUp）建模之后导入，目前支持的模型格式有.obj（最常用）,.dae，.ctm，.ply，.stl，.wrl，.vtk等。Three.js有一系列支持外部导入文件的函数，是在three.js库之外的，使用前需要单独下载。（例如：OrbitControls-控制器、OBJLoader-加载.obj 文件、MTLLoader-加载.mtl文件）。

Materials（材质）

three.js给出了很多种直接生成材质的方法，其中比较常用的有MeshBasicMaterial（对光照无感，给几何体一种简单的颜色或显示线框），MeshLambertMaterial（对光照有反应，无光源则不会显示，用于创建暗淡的不发光的物体）、MeshPhongMaterial（对光照有反应，无光源不会显示，用于创建金属类米昂凉的物体）等等。物体之所以能被人眼看见，一种是它自身的材料就能发光，不需要借助外界光源；另一种是自身材料不发光，需要反射环境中的光。对于自身不发光的物体，需要个场景添加光源从而达到可视的效果。

Lights（灯光）

three.js中可以创建出很多不同类型的光源，比如环境光AmbientLight（它的颜色会添加到整个场景和所有对象的当前颜色上），点光源PointLight（这种光源放出的光线来自同一点，且辐射方向四面八方，如蜡烛发出的光），方向光DirectionalLight（也称作无限光，从这种光源发出的光线可以看做是平行的，如太阳光），聚光灯SpotLight（这种光源的光线从一个椎体中射出，在被照射的物体上产生聚光的效果，如手电筒发出的光。）有光源就缺少不了阴影，在Three.js中，能形成阴影的光源只有DirectionalLight和SpotLight；而相对地，能表现阴影效果的材质只有LambertMaterial和PhongMaterial。three.js中渲染阴影的开销比较大，所以默认物体是没有阴影的，需要单独开启。开启阴影的方法：

将渲染器的shadowMapEnabled属性设置为true（告诉渲染器可以渲染隐形)
将物体及光源的castShadow属性设置为true（告诉物体及光源可以透射阴影)
将接收该阴影的物体的receiveShadow属性设置为true（告诉物体可以接收其他物体的阴影）

在了解了关于图形的基本知识之后，在上面的代码的基础上添加简单图像。

var geometry = new THREE.BoxGeometry(1,1,1); // 创建一个长宽高都为1个单位的立方体
var material = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x00ff00}); // 创建材质，对光照无感
var cube = new THREE.Mesh(geometry, material); // 创建一个立方体网格（mesh）,将材质包裹在立方体上
scene.add(cube); // 将立方体网格添加到场景中

camera.position.z = 5; // 指定相机位置
function render() {
requestAnimationFrame(render); // 让浏览器执行参数中的函数，不断循环（浏览器一个新的API）
renderer.render(scene, camera); // 结合场景和相机进行渲染，即用摄像机拍下此刻的场景
}
render();

在render（）函数中添加以下代码使上面再场景中添加的正方体运动起来。

cube.rotation.x += 0.1;
cube.rotation.y += 0.1;

Controls（控制器）

轨道控制插件OrbitControls.js可以实现场景用鼠标交互，让场景动起来，控制场景的旋转、平移和缩放。由于OrbitControls.js是一个插件，所以在three.js 中使用时，需要单独引入该文件。

controls = new THREE.OrbitControls(camera);// 初始化控制器
controls.target.set(0, 0, 0);// 设置控制器的焦点，使控制器围绕这个焦点进行旋转
controls.minDistance = 80;// 设置移动的最短距离（默认为零）
controls.maxDistance = 400;// 设置移动的最长距离（默认为无穷）
controls.maxPolarAngle = Math.PI / 3;//绕垂直轨道的距离（范围是0-Math.PI,默认为Math.PI）
controls.update();// 照相机转动时，必须更新该控制器

配置该插件之后实现的效果：

操控	效果
按住鼠标左键并移动	摄像机围绕场景中心旋转
转动鼠标滑轮或按住中键并移动	放大或缩小
按住鼠标右键并移动	在场景中平移
上、下、左、右方向键	在场景中平移

Loaders（加载器）

用来加载不同格式的文件，主要介绍以下三种：

OBJLoader加载器（需要单独引入js文件）：用来加载.obj文件（分为有材质和没有材质两种）。

// 没有材质
new THREE.OBJLoader().load('./tree.obj', function (obj) {
    obj.scale.set(10, 10, 10);
    obj.position.set(-10, 0, 0);
   obj.children.forEach(function (e) {
          e.castShadow = true
});// 设置阴影
    scene.add(obj)
});

MTLLoader加载器（需要单独引入js文件）：用来加载.mtl文件（即加载有材质物体的obj文件之前先加载mtl文件）。

// 有材质
new THREE.MTLLoader().setPath('./model/VANS/').load('VANS.mtl', function (materials) {
    materials.preload();
    new THREE.OBJLoader().setMaterials(materials).setPath('./model/VANS/').load('VANS.obj', function (obj) {
        obj.scale.set(0.8, 0.8, 0.8);
        obj.position.set(-40, -50, 10);
        scene.add(obj)  
    })
});

CSS2DRenderer加载器（需要单独引入js文件）：如果要将基于HTML的标签与3D对象组合，则CSS2DRenderer渲染器非常有用。这里，各个DOM元素也被包装到CSS2DObject的一个实例中并添加到场景图中。

// 初始化 CSS2DRenderer
labelRenderer = new THREE.CSS2DRenderer();
labelRenderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); // 设置渲染器的大小
labelRenderer.domElement.style.position = 'absolute';
labelRenderer.domElement.style.top = 0;
container.appendChild(labelRenderer.domElement);
// 标注实例
function addSprite(text, Mash, callback) {
       biaozhudiv = document.createElement('div');
       biaozhudiv.className = 'label';
       biaozhudiv.textContent = text;
       biaozhudiv.onclick = function () {
           callback(Mash)
       };
       biaozhuLabel = new THREE.CSS2DObject(biaozhudiv);
       biaozhuLabel.position.set(0, 0, 0);
       Mash.add(biaozhuLabel);
    }

Textures(纹理)

纹理是一个2D图片（甚至也有1D和3D的纹理），它可以用来添加物体的细节；可以想象纹理是一张绘有砖块的纸，无缝折叠贴合到你的3D的房子上，这样你的房子看起来就像有砖墙外表了。

var textureCube = new THREE.CubeTextureLoader().load(urls);
scene.background = textureCube；

Three.js+vue.js

1.用npm 安装three npm install three

three.js 安装地址：https://www.npmjs.com/package/three

安装成功后，在项目中 import three from 'three';，之后运行程序。

发现控制台报错 default export is not declared in imported module 说明three.js没有默认的导出对象，应该写成 import * as three from 'three'; 或者可以这样： import { Scene, WebGLRenderer, PerspectiveCamera, BoxGeometry, MeshBasicMaterial, Mesh} from 'three';