--- theme: fancy highlight: a11y-dark --- > 这都4202年了，你写的大屏还是平平无奇？ # 前言 ## 演示地址 [点击链接进行跳转](https://display.aspiringcode.com:8888/html/17236866500398/) 随着物联网的火爆，和ai的快速崛起，传统行业在AI赋能的加持下，都在改头换面，拿工地举例，从工人进门开始就有智能打卡机，施工时佩戴的安全帽结合gps和其他传感器能够及时了解人员是否佩戴，在视频监控区域也可以通过ai算法检查工人是否佩戴安全帽；各种传感器安装到机械设备上，能够实时监控设备的数据，下面文章内容就是基于工地的塔吊设备衍生出的一个智慧大屏功能，先上效果图， > 欢迎点赞收藏关注 ## 效果图操作： ![2 效果图.gif](https://p3-xtjj-sign.byteimg.com/tos-cn-i-73owjymdk6/431ef92ea8734fcdb64d2e85d8b088af~tplv-73owjymdk6-jj-mark-v1:0:0:0:0:5o6Y6YeR5oqA5pyv56S-5Yy6IEAg5a2ZX-WNjum5jw==:q75.awebp?rk3s=f64ab15b&x-expires=1774431955&x-signature=ODBGxRPGYBRIWo%2BPknPQ1wSnQSQ%3D) 图例： ![2024-08-13 17.23.40.gif](https://p3-xtjj-sign.byteimg.com/tos-cn-i-73owjymdk6/409929265bc54be5b8c353843125821c~tplv-73owjymdk6-jj-mark-v1:0:0:0:0:5o6Y6YeR5oqA5pyv56S-5Yy6IEAg5a2ZX-WNjum5jw==:q75.awebp?rk3s=f64ab15b&x-expires=1774431955&x-signature=d3QG6qRxcV86uSc7%2BjmSfMNZChw%3D) 视频演示： [jvideo](https://www.ixigua.com/7402972377333629492?logTag=ea685189211809a1d5db) # 技术栈 - vite 4.3.2 - three 0.161.0 - node v18.19.0 # 正文大屏由几个部分组成，最上部是标题，左侧是设备信息，右侧是图例，方向预览和表单，下面主要写的内容是3d部分操作，不涉及设备信息表头这些辅助类的模块 ## 文件结构为了阅读代码方便，每一个功能都单独抽离到ts文件中，参考以下文件目录 3 文件结构.jpg

(前摇真长啊~) ## 基础场景 ### 场景基础场景在文件scene.ts中主要包括 [`# THREE.Scene`](https://threejs.org/docs/index.html?q=scene#api/zh/scenes/Scene)场景，用于承载所有3d部分的内容。 ```typescript /** 场景 */ scene = new THREE.Scene(); scene.background = new THREE.Color('#000000'); scene.fog = new THREE.Fog(new THREE.Color("rgba(111, 114, 130, 0.5)"), 8000, 12000) ``` ### 镜头镜头使用的是[`PerspectiveCamera` 透视相机](https://threejs.org/docs/index.html?q=PerspectiveCamera#api/zh/cameras/PerspectiveCamera)，也是常规用的相机，没什么说的，这里要说一下`camera.layers.enableAll()`，项目中有图例的功能，主要api就是 `camera.layers`，`enableAll`启用所有图层， `enable` 启用某个图层，`disableAll` 隐藏所有图层，`toggle`禁用某个图层透视相机layers的api是从基类 Object3D继承来的，所以理论上基于`Object`类的物体都支持这个功能。 ``` typescript /** 相机 */ camera = new THREE.PerspectiveCamera(60, width / height, 0.2, 2000000); camera.position.copy(cameraPos); camera.layers.enableAll() ``` 后续在模型中也设置相同的layers，在后面的处理模型和图例显示隐藏会具体提到 ### 渲染器代码中渲染器写了3种，但实际中只用到了两种`THREE.WebGLRenderer`和`CSS2DRenderer` #### webglrenderer ```typescript renderer = new THREE.WebGLRenderer({ canvas, precision: 'highp', antialias: true, powerPreference: 'high-performance', logarithmicDepthBuffer: true, }); renderer.toneMappingExposure = 0.6 renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio); renderer.setSize(width, height); renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio); renderer.shadowMap.enabled = true; renderer.shadowMap.needsUpdate = true renderer.shadowMap.autoUpdate = true ``` 构建时的参数除了canvas，其他都是调整性能的，代码里调整的都是最高性能，`precision`着色器精度，`antialias`抗锯齿，`powerPreference`以怎样的配置进行渲染，因为选用的渲染器是`webglrenderer`，所以这个api你也可以在webgl的源码中查看到 ``` typescript // 可选值 enum WebGLPowerPreference { "default", "low-power", "high-performance" }; // 默认值 WebGLPowerPreference powerPreference = "default"; ``` 这些值可以调整为其他可选值用来适配不同的设备性能 `setPixelRatio`是设置像素比的，用来防止渲染模糊的，这是设置成0.2的效果，如果你想做一些特殊的效果，可以根据不同的数值调整 4 模糊.jpg

`shadowMap` 是用来渲染阴影的，如果设备的性能不行，也可以不渲染，或者渲染低质量的阴影 #### CSS2DRenderer ```typescript labelRenderer = new CSS2DRenderer({ element: css2dDiv }); labelRenderer.domElement.classList.add('css2d') labelRenderer.setSize(width, height); ``` CSS2DRenderer是用来显示创建的`css2DObject`的，其实就是通过css的transform的属性将html的元素放置在不同位置，大概像这样 ```less transform: translate(-50%, -50%) translate(476.36px, 228.269px); ``` 而并不是将html元素放到3d世界中，3d渲染元素是canvas，而2d场景是另一个html元素内，如果想做遮挡，需要一些其他手段，比如做防碰撞功能时候需要两个以上塔机，而前面的塔机遮挡了后面的塔机，但是他们的名字标签都展示出来了，这时候需要处理后面被遮挡的塔机名称标签隐藏具体做法可以参考我之前的文章[threejs 打造 world.ipanda.com 同款3D首页](https://juejin.cn/post/7227020874889560124)，里面有详细的解释 ### 控制器 ``` typescript controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement); // 控制器限制 // 水平转角 controls.minAzimuthAngle = Math.PI * 0.25; controls.maxAzimuthAngle = Math.PI * 0.75; // 垂直转角 controls.minPolarAngle = Math.PI * 0.25; controls.maxPolarAngle = Math.PI * 0.6; // controls.maxDistance = 2500 // controls.minDistance = 500 controls.target.set(-144, 814, 0); controls.addEventListener('start', () => { controlsStartPos.copy(camera.position) }) controls.addEventListener('end', () => { controlsMoveFlag = controlsStartPos.distanceToSquared(camera.position) === 0 }) ``` 轨道控制器`OrbitControls`用于操作场景，旋转缩放，都可以单独进行限制，代码里将水平转角和垂直转角进行了限制，让用户只能在某个范围内进行操作，注释掉的代码`maxDistance`是控制缩放深度，你也可以通过各种`enabled`属性限制控制器的禁用和启用控制器的target是用来修改场景位置的，和相机的position不同，这个属性是可以直接修改场景的中心位置，代码中对此进行了设置，如果不设置则是下面的效果 5 target.jpg

场景的中心在屏幕正中央，导致模型并未展示完全，并且下面还都是空着的，在使用的过程中，根据需要调整。 ## 处理模型模型格式是gltf的，那么加载器就选择[`# GLTFLoader`](https://threejs.org/docs/index.html?q=GLTFLoader#examples/zh/loaders/GLTFLoader)，在loader.ts中封装了`loadGltf`方法，返回GLTF类型，gltf中的scene就是加载后的模型信息 ```typescript const gltfLoader = new GLTFLoader(); export function loadGltf(url: string) { return new Promise((resolve, reject) => { gltfLoader.load(url, function (gltf: GLTF) { console.log(gltf); resolve(gltf) }); }) } ``` 塔吊模型结构： ![6 加载模型.jpg](https://p3-xtjj-sign.byteimg.com/tos-cn-i-73owjymdk6/b3782eaab0f4400bb7fa4606b5619c41~tplv-73owjymdk6-jj-mark-v1:0:0:0:0:5o6Y6YeR5oqA5pyv56S-5Yy6IEAg5a2ZX-WNjum5jw==:q75.awebp?rk3s=f64ab15b&x-expires=1774431955&x-signature=ZICc%2BFY%2Fsm2opp5L%2F1fGgl%2FdQVc%3D) 项目中加载了两个模型，一个是后面的山模型，另一个就是塔吊模型，加载模型以后需要对模型进行处理，比如绘制线稿、添加阴影，提取立柱和横梁模型等，都在`handleModules.ts`中进行的，模型名称示意： ```typescript // 模型名称示意： // cabine：小木屋；座舱；机舱 // plateforme：平台；月台 // plateforme-haut：上平台 // cables-haut：上电缆 // poulie：滑轮；滑车 // pied：脚；足；支柱 // beton-haut：上混凝土 // grue-barriere-support：起重机障碍物支架 // barrieres：障碍物；栅栏 // attaches-haut：上附件 // corps-haut-1：上体 1 // corps-haut-2：上体 2 // corps-haut-3：上体 3 // haut-jaune：黄色上部 // haut-gris：灰色上部 // corps-top：顶部主体 // accroche：挂钩；抓住 // RootNode：旋转臂组 ``` 通过`getObjectByName`获取立柱对应的模型，删除原有模型(`removeFromParent`)并赋值给`corpsCopy`作为新的模型以便后续动态渲染立柱时候使用，横梁同理。 ```typescript const corps002 = piedClone.getObjectByName('corps002'); if (corps002) { corps002.removeFromParent() corpsCopy = corps002.clone() corpsCopy.traverse((mesh: any) => { setLayers(mesh, 'crane') mesh.castShadow = true }) } ``` 复制模型后通过`traverse`方法进行遍历，找到每一个模型，设置每一个模型的`castShadow`属性让模型产生阴影，`setLayers`设置模型的layers，图例根据不同模型的不同layers进行展示和隐藏 ### 设置layers ```typescript export const setLayers = (mesh: Object3D, type: string) => { const meshLayers = LayersMap.get(type); if (meshLayers !== undefined) { mesh.layers.set(meshLayers) } } ``` `layersMap`是模型类型和layers值的映射，在`layerMap.ts`文件内，如果想添加其他图例也可以，只要camera设置的enable和模型的layers对应上，就可以控制显示隐藏 ```typescript export const LayersMap = new Map([ ['line', 2], ['mountain', 1], ['crane', 3], ['line-tag', 5], ['device-tag', 5], ]) ``` 以上展示了立柱的获取方法，通过`getObjectByname`的api获取相对应的模型，并赋值给一个公共变量 ``` typescript // 立柱标准节模型 export let corpsCopy: Object3D // 立柱组 export let piedClone: Object3D // 旋转上臂组 export let RootNode: Object3D // 横柱标准节模型 export let corpsHautCopy: Object3D ``` 于是我们得到了立柱和横梁的标准节模型 7 标准节.jpg

黄色框内两部分就是横梁和立柱的标准节，通过右侧的表单可以复制对应的数量并堆叠在一起，在`dynamicConfig.ts`文件中进行组装，我们拿横梁作为例子： ### 动态计算横梁的实际尺寸和模型尺寸 ```typescript export const rowConfig = (rowCount: number) => { const size = corpsHautCopy.userData.size modalLength = size.z * rowCount // 横梁标准件3米 * 数量，为总长 rowLength = rowCount * 5 // 横梁移动范围为总长度 rowEffectiveRange.push(rowLength - 1) for (let i = 0; i < rowCount; i++) { const newHau = corpsHautCopy.clone(); newHau.position.z = -size.z * i RootNode.add(newHau) newHau.traverse((mesh: any) => { const line = getLine(mesh, 10, undefined, 0.5) mesh.parent.add(line) setLayers(line, 'line') }) } } ``` 从这个方法中得到：模型总长度modalLength：标准件数量 rowCount * 标准件模型宽度 `corpsHautCopy.userData.size.z`(加载模型时通过getBox3Info获取`corpsHautCopy.userData.size = size`) 实际总长度allLength：标准件数量 * 标准件实际宽度 3米（模拟的）标准件位置 `-size.z * i` 标准件模型宽度 * 索引（第几个标准件）这样我们就计算出了标准件组成的实际宽度和模型宽度，用来计算比例，在代码中对模型绘制了线稿和设置线稿的layers 横梁和立柱都设置最大值9时的效果图： 10 最大值.jpg

### 模拟横梁上小车的位置移动逻辑 `distance.ts`文件中包含修改方向盘对应位置，绘制距离标注等功能`DistanceTags`类用作绘制距离标注和动态修改距离标注的功能模拟数据字段：distance（推送传入）横梁实际总长度：allLength（前文获取到的）横梁模型总长度：modalLength（前文获取到的）计算比例 sl：distance/allLength 计算小车位置：modalLength * sl ``` typescript changeModaPosition(distance: number) { this.distance = distance const sl = this.distance / this.allLength; this.proportion = sl const position = this.modalLength * sl this.name2d.element.innerText = `${distance} 米` return position } ``` ### 绘制标注信息还是以横梁举例：横梁的标注信息含有白色的区域线，还有标签文字，首先要确定区域线的几个定点，首先确认start点位和end点位，再根据固定的偏移量设定其他两点，一共四个点位组成一个区域线。这里讲的是初始化时的标注信息。 8 区域线.jpg

```typescript // 获取横梁小车的世界坐标 const { worldPosition } = getBox3Info(poulie_poulie_0) const start = new Vector3(0, worldPosition.y, 0) const point1 = new Vector3(0, worldPosition.y + offset, 0) const end = start.clone().setZ(worldPosition.z) const point2 = end.clone().setY(start.y + offset) ``` 起点是从0,0,0的位置将高度设置为`worldPosition.y`，这个是横梁小车的y轴世界坐标，从起点出发，到point1点位，只是将y轴改变了，让它变得更高，offset是自定义的常亮，展示图中的效果的offset是80，当然也可以自定义，根据自己喜好来，end坐标和start坐标唯一的区别就是z轴位置变了，变得更远，也是根据横梁小车的z轴世界坐标获取，而point2是基于end点位将y轴加一个offset的距离。这样四个点就形成了一个区域 ### 动态改变标注动态改变横梁标注信息在`changeRowDistance`方法中需要重新计算四个点位，改变的只有end和point2，因为在横梁小车移动时，只有结束的位置改变了，记得上面提到的修改小车position的方法了么，通过获取的position，来计算end和point2的点位信息 ```typescript const end = start.clone().setZ(-position) const point2 = end.clone().setY(start.y + offset) ``` ### 创建和修改标注信息通过前面确定的点位信息构建成一个`Float32Array`再使用`BufferGeometry`缓冲几何形状将这几个点位信息设置为顶点信息 ```typescript getGeometry() { const vertices = new Float32Array([ ...this.poulieStart.toArray(), ...this.point1.toArray(), ...this.point2.toArray(), ...this.poulieEnd.toArray() ]); const geometry = new BufferGeometry(); // itemSize = 3 因为每个顶点都是一个三元组。 geometry.setAttribute('position', new BufferAttribute(vertices, 3)); return geometry } ``` 这样我们就得到了一个缓冲几何形状，再使用`line2.ts`中提供的方法`geometryAttribute2Array`将定点信息转成line2线段， ``` typescript // 将BufferGeometry的顶点信息转成数组 export const geometryAttribute2Array = (geometry: BufferGeometry) => { let linePoints = [] if (geometry.isBufferGeometry) { const position = geometry.getAttribute('position') const { count } = position // 循环几何体的顶点信息并加入到linePoints中。 for (let i = 0; i < count; i++) { const v3 = new Vector3().fromBufferAttribute(position, i); linePoints.push(v3.x, v3.y, v3.z) } } const line2Geometry = new LineGeometry(); line2Geometry.setPositions(linePoints); let line2 = new Line2(line2Geometry, radarLine2MatLine); return line2 } ``` 想要绘制线段只要传入geometry就可以了，有了顶点信息也绘制出区域线了，那么接下来就是文字标注了，文字标注使用到的就是前面提的`css2dObject`了，其实就是一个dom元素，确定一下position就可以了，而这个position就是point1和point2这两个点位中间的位置： ```typescript getCss2dLabelPos() { const center = this.point2.clone().sub(this.point1).divideScalar(2) return center } ``` 用到的都是`vector3`向量的api：`sub`相减和`divideScalar`除以标量创建css2dObject时需要先创建一个div再将想要放的内容append给div或者直接修改div的innerHTML，当然我这里使用的是原生html，如果用react或者vue这样的mvvm框架的话，需要将框架组件转成html元素后再去创建css2dObject对象。 ```typescript export const css2dContent = (info: DistanceLabelType) => { // 创建一个div元素 const moonMassDiv = document.createElement('div'); moonMassDiv.classList.add(info.class); moonMassDiv.innerHTML = `${info.text}` if (info?.clickBack) { moonMassDiv.addEventListener('click', info?.clickBack) } const label = new CSS2DObject(moonMassDiv); return label } ``` 同理驾驶舱的那个标注也是这样写的。 ## 模拟数据推送键盘监听回调在`craneOperate.ts`文件中，操作方法有三种，上下移动平台 `changeColumnDistance` 左右移动横梁小车 `changeRowDistance` 旋转塔吊方法 changeRowDistance修改横梁小车的方法前面讲过了，上下移动平台方法和左右移动的方法类似，只不过是轴向变了，左右移动改变的是模型position的Z轴，而上下移动改变的是模型的Y轴；旋转塔吊相对其他比较简单。需要旋转的模型组在整个塔吊的模型里名称是RootNode，所以我们还用getObjectByName获取到对应的模型，在操作的时候改变`rotation.y`即可。 ```typescript RootNode.rotation.y += rotateStep ``` 有一点需要注意，这个旋转角度是要和右下角2维图例的旋转相同，但是呢，rotation是代表弧度，是一个euler欧拉角，而css的transform的rotate是角度deg，所以这时候就需要转变一下了，利用弧度转角度的方式 ``` typescript if (needle) { // rotate的弧度换算成transform用的角度 (needle as any).style.transform = `rotate(${-rotate * 180 / Math.PI}deg)` } ``` 这样3d模型的旋转和2d图例的旋转就对应上了 9 旋转特写.gif

## 图例显示隐藏图例显示隐藏只是一个例子，主要满足显示的东西太多而导致画面变得凌乱，还那防碰撞功能举例，多个塔吊模型的时候，要专注看某两个模型之间的碰撞关系，就需要隐藏掉其他的塔吊模型，而又不能直接删除，再看的时候再加载一次，所以要用到layers，前面处理模型的时候已经将layers设置进去了，所以监听图例的点击事件做出对应的显示或者隐藏动作即可，功能在文件`layers.ts`中 ```typescript\ ... if (newState) { camera.layers.enable(layers) } else { camera.layers.toggle(layers) } ... ``` 抛去dom的操作只剩两个api，就是`enable`启用某个图层接受一个图层序列，在前文定义的layersMap映射对应的layers值，`toggle`隐藏该图层，具体api看camera和Object3d的介绍，用处很大，这是官网的介绍： >物体的层级关系。物体只有和一个正在使用的[Camera](https://threejs.org/docs/index.html#api/zh/cameras/Camera "Camera")至少在同一个层时才可见。当使用[Raycaster](https://threejs.org/docs/index.html#api/zh/core/Raycaster "Raycaster")进行射线检测的时候此项属性可以用于过滤不参与检测的物体. # 结语项目不是很大，但是包含的内容都是threejs基础的，不要把threejs想的多高级多难，只是一个库，不学不会对工资有影响，也不影响做leader和升迁，如果感兴趣万一不小心学会了，也不会有什么好处，顶多职业生涯多了一个技能，仅此而已就像当年学会jquery或者学会了echart一样，该淘汰还是淘汰，该用不到还是用不到，如果真的是对图形学感兴趣，可以学原生webgl或者opengl，那完全是另一个方向了... # 源码下载地址相关源码的下载链接地址[点击链接进行跳转](https://www.aspiringcode.com/content?id=17236866500398&uid=9d41fc77ef974d71b3d0781ffa8380c7) # 历史文章 [高德地图+threejs打造智慧景区大屏](https://www.aspiringcode.com/content?id=17227021262564&uid=9d41fc77ef974d71b3d0781ffa8380c7) [three.js——完整3d大屏展示超详细讲解](https://www.aspiringcode.com/content?id=17184454966205&uid=b4bfbecae1b542ebb15f421d4852a362) [threejs——可视化风力发电车物联交互效果内附源码](https://www.aspiringcode.com/content?id=17142274819552&uid=b4bfbecae1b542ebb15f421d4852a362) [three.js——商场楼宇室内导航系统内附源码](https://www.aspiringcode.com/content?id=17162580178393&uid=b4bfbecae1b542ebb15f421d4852a362) [three.js——可视化高级涡轮效果+警报效果内附源码](https://www.aspiringcode.com/content?id=17097115740939&uid=b4bfbecae1b542ebb15f421d4852a362) [three.js 专栏](https://juejin.cn/column/7220321558102376508)