基础入门：使用Three.js进行WebGL开发-猿码集

1. Three.js简介

Three.js是一个Javascript库，可以在Web浏览器中创建和显示3D图形。它是基于WebGL技术，可以使开发人员轻松创建复杂的3D场景，而不需要具备低级别的计算机图形学经验。Three.js具有许多令人印象深刻的功能，包括照明和纹理映射等。

2. WebGL技术简介

WebGL是一种基于OpenGL ES 2.0的3D图形库，它允许在Web浏览器中使用硬件加速的3D图形。它通过在Web浏览器中使用GPU而不是CPU来加速3D图形渲染。WebGL可以与HTML和CSS等Web技术结合使用。

2.1 WebGL渲染流程

WebGL的渲染流程包括以下步骤：

准备场景数据，包括几何形状、材料、光源、照明等。

将场景数据传输到GPU内存中，以便GPU能够访问并渲染。

执行顶点着色器程序，将几何形状绘制到屏幕坐标系上。

执行像素着色器程序，将像素点渲染到屏幕上。

2.2 WebGL与Three.js的关系

Three.js封装了WebGL的复杂性，提供简单的接口来方便开发者创建3D场景。它使用WebGL来实现硬件加速，同时还提供了其他许多功能，如照明、纹理、动画和控制等。

3. Three.js入门开发流程

接下来我们将介绍使用Three.js进行WebGL开发的流程，包括场景创建、几何形状创建、材料创建、光源创建和渲染循环等内容。

3.1 场景创建

在使用Three.js创建3D场景之前，首先需要创建一个场景对象。Three.js提供了一个场景对象THREE.Scene。


var scene = new THREE.Scene();

场景创建完成后，我们可以向其中添加物体和灯光等元素。

3.2 几何形状创建

创建3D场景中的几何形状是重要的一步。Three.js提供了许多内置的基本几何形状，如立方体、球体、圆柱体等。

例如，我们可以使用THREE.CubeGeometry创建一个立方体：


var geometry = new THREE.CubeGeometry(1, 1, 1);

其中，参数1、2、3分别代表立方体的长、宽、高。

3.3 材料创建

在Three.js中，材料定义对象THREE.Material将控制物体的外观。它可以定义物体的颜色、贴图、反光度等属性。

例如，我们创建一个绿色的基础材料：


var material = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x00ff00});

其中，参数color指定了物体的颜色。

3.4 光源创建

在Three.js中，灯光可以通过创建THREE.Light对象来实现。它有点光源、聚光灯和平行光三种类型。

例如，我们创建一个点光源：


var light = new THREE.PointLight(0xffffff, 1, 100);
light.position.set(0, 0, 0);
scene.add(light);

其中，参数1指定了灯光的颜色，参数2指定了灯光的强度，参数3指定了灯光的距离。我们还设置了灯光的位置，最后将灯光对象添加到场景中。

3.5 渲染循环

在Three.js中，我们需要使用一个渲染循环来控制场景的渲染。该循环将检测场景中的场景变化并重新渲染场景。

例如，以下代码创建一个基本的渲染循环：


function render() {
  requestAnimationFrame(render);
  renderer.render(scene, camera);
}
render();

渲染循环函数requestAnimationFrame将反复调用render函数，渲染更新后的场景。

4. Three.js实例：创建立方体

我们将使用Three.js创建一个立方体，并将其添加到场景中。

第一步，创建一个空的HTML文件，导入Three.js相关文件。Three.js可以从官方网站下载，也可以使用cdnjs服务。


<html>
  <head>
    <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/three.js/r128/three.min.js"></script>
  </head>
  <body>
    <script>
      // Three.js代码将在此处编写
    </script>
  </body>
</html>

第二步，创建场景、相机和渲染器，添加渲染器到body元素中。


var scene = new THREE.Scene();
var camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
var renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
document.body.appendChild(renderer.domElement);

第三步，利用THREE.CubeGeometry创建一个立方体，并创建一个材料对象。


var geometry = new THREE.CubeGeometry(1, 1, 1);
var material = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x00ff00});
var cube = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(cube);

第四步，创建一个点光源。


var light = new THREE.PointLight(0xffffff, 1, 100);
light.position.set(0, 0, 0);
scene.add(light);

第五步，通过camera设置场景视角：


camera.position.z = 5;

第六步，创建一个渲染函数并调用渲染循环。渲染函数要指定场景和相机对象，并调用THREE.WebGLRenderer的render函数进行场景渲染。


function render() {
  requestAnimationFrame(render);
  cube.rotation.x += 0.01;
  cube.rotation.y += 0.01;
  renderer.render(scene, camera);
}
render();

以上代码将在屏幕上创建一个绿色的立方体，并添加了点光源。利用渲染循环函数，立方体将不断旋转。

5. 总结

Three.js是一个很棒的WebGL库，可以让开发者更简单地创建WebGL的3D场景。在这篇文章中，我们介绍了Three.js的一些基本概念，包括WebGL技术、场景创建、几何形状创建、材料创建、灯光创建、渲染循环和一个实例创建立方体场景。希望这篇文章可以帮助你开始使用Three.js进行WebGL开发。

基础入门：使用Three.js进行WebGL开发