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ThreeJs 图形绘制基础

一、前言

和其他 GUI 系统一样,web 也提供了一个使用 canvas 来绘制图形的基础环境。利用 canvas 我们可以绘制矩形,三角形,直线,圆弧和曲线等比较复杂的图形。具体可以参考

使用canvas来绘制图形

WebGL 本质上也是在 canvas 上作画,只不过它基于是一个 3D 的场景。而在 ThreeJs 中,提供了一个套 Shape 和 Curve 相关的 API 来帮助我们在 3D 场景中绘制出我们想要的图形。

二、图形绘制主要流程

图形绘制一般流程为:构造 Shape、构造 BufferGeometry 、构造 Mesh 并添加到场景中。

1.构造 Shape

在构造 Shape 之前,我们先来了解一下 ThreeJs 中的图形绘制基础。

图形绘制的基础有 3 个比较核心的类:Curve,Path 以及 Shape。如下是用于进行图形绘制的一个比较全局的类图。

图形绘制类图.jpg

在实际的开发过程中,我们一般使用 Shape 来绘制出我们想要的形状,和 canvas 一样,也可以绘制出矩形、三角形、直线、圆弧等,甚至可以一并绘制出更复杂的图形,如鱼形、剪刀等。

而在上图中,Shape 继承自 Path,Path 又间接继承自 Curve,Path 封装了各种绘制图形的 API 接口,如 :

lineTo: 绘制直线

quadraticCurveTo: 二次贝塞尔曲线

bezierCurveTo: 三次贝塞尔曲线

arc: 弧线

ellipse: 椭圆

......

在 Path 的各绘制 API 中,又是进步构造相应的曲线,如 new 一个 LineCurve,CubicBezierCurve 等,从而完成曲线的构造。

有了这些图形绘制的 API,在 3D 场景中,利用这些 API 不仅可以绘制 2D 的图形,还可以绘制 3D 的图形。上面类图中,***Curve 带后缀 3 的都是进行 3D 的图形绘制,其他自然就都是 2D 的绘制了。

如下,我们利用 Bezier 来构造一个圆。关于如何用 Bezier 来构造圆,就不在这里展开了。

                var circleRadius = 40;
				var circleShape = new THREE.Shape();
				circleShape.moveTo( 0, circleRadius );

				circleShape.quadraticCurveTo( circleRadius, circleRadius, circleRadius, 0 );
				circleShape.quadraticCurveTo( circleRadius, - circleRadius, 0, - circleRadius );
				circleShape.quadraticCurveTo( - circleRadius, - circleRadius, - circleRadius, 0 );
				circleShape.quadraticCurveTo( - circleRadius, circleRadius, 0, circleRadius );

复制代码

2. 构造 BufferGeometry

上面通过 Shape 构造出了我们想要的图形,下一步我们需要获取图形的所有点,并从这些点构造 BufferGeometry。

Shape 是间接继承自 Curve ,Curve 定义了 getPoints() 的基础。Shape 的 getPoints() 的具体实现在 CurvePath 中的实现,从而获取构造这个图形所需要的点。

var points = shape.getPoints();
var geometryPoints = new THREE.BufferGeometry().setFromPoints( subPoints );
复制代码

3. 构造网格

拿到 BufferGeometry 就可以构造出我们要的物体了。这里为了效果上表达明显一点,并且炫酷一点,就用 Line 逐段逐段绘制出了我们前面所构造的圆。

效果图如下:

画圆的 gif

实现代码如下:

function addLineShape( shape, color, x, y, z, rx, ry, rz, s ) {

					// lines

					shape.autoClose = true;

					var points = shape.getPoints();

					console.log( "addLineShape ", points );
					let length = points.length;

					let val = 0;

					function drawLine(  ) {

						if(val == length) return;

						let subPoints1 = points[val];
						let subPoints2 = points[(val + 1) % length];

						let subPoints = [];
						subPoints.push(subPoints1);
						subPoints.push(subPoints2);

						var geometryPoints = new THREE.BufferGeometry().setFromPoints( subPoints );

						// solid line

						var line = new THREE.Line( geometryPoints, new THREE.LineBasicMaterial( { color: color } ) );
						line.position.set( x, y, z );
						line.rotation.set( rx, ry, rz );
						line.scale.set( s, s, s );
						scene.add( line );

						val++;

						setTimeout(drawLine,16);
					}

					drawLine();
}
复制代码

代码比较简单,感兴趣的可以自行分析一下。

三、总结

文章介绍的内容相对比较简单,主要大致梳理了 ThreeJs 所提供的绘图 API 以及绘图的主要流程。其中也以一个实例讲解了整个绘制的过程,以加深对其的理解。

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