ThreeJS-3D教学六-物体位移旋转

天外天-亮2023-10-09 11:39

之前文章其实也有涉及到这方面的内容，比如在ThreeJS-3D教学三：平移缩放+物体沿轨迹运动这篇中，通过获取轨迹点物体动起来，其它几篇文章也有旋转的效果，本篇我们来详细看下，另外加了tween.js知识点，tween可以很好的协助 three 做动画，与之相似的还有 gsap.js方法类似。

1、物体位移两种方式

mesh.position.set(x, y, z);
mesh.position.x = 10;
mesh.position.y = 10;
mesh.position.z = 10;

2、物体旋转两种方式

// 绕局部空间的轴旋转这个物体
mesh.rotateX = 0.1; // 以弧度为单位旋转的角度
mesh.rotateY = 0.1;
mesh.rotateZ = 0.1;
// 物体的局部旋转，以弧度来表示
mesh.rotation.x = MathUtils.degToRad(90)
// 在局部空间中绕着该物体的轴来旋转一个物体
mesh.rotateOnAxis(new Vector3(1,0,0), 3.14);

注意，这里设置的数值是弧度，需要和角度区分开

角度 转 弧度 THREE.MathUtils.degToRad(deg)

弧度 转 角度 THREE.MathUtils.radToDeg (rad)

弧度 = 角度 / 180 * Math.PI

角度 = 弧度 * 180 / Math.PI

π（弧度） = 180°（角度）

3、tween.js

Tween.js 是一个 过渡计算工具包 ，理论上来说只是一个工具包，可以用到各种需要有过渡效果的场景，一般情况下，需要通过环境里面提供的辅助时间工具来实现。比如在网页上就是使用 window 下的 requestAnimationFrame 方法，低端浏览器只能使用 setInterval 方法来配合了。

1）简单使用

例如：把一个元素的 x 坐标在 1秒内由100 增加到 200， 通过以下代码可以实现：

// 1. 定义元素
const position = { x: 100, y: 0 };
// 2. new 一个 Tween对象，构造参数传入需要变化的元素
const tween = new TWEEN.Tween(position);
// 3. 设置目标
tween.to({ x: 200 }, 1000);
// 4. 启动，通常情况下，2，3，4步一般习惯性写在一起，定义命名也省了
//    例如 new TWEEN.Tween(position).to({ x: 200 }, 1000).start();
tween.start();
// 5. （可选：）如果在变化过程中想自定义事件，则可以通过以下事件按需使用
tween1.onStart(() => {
  console.log('onStart');
});
tween1.onStop(() => {
  console.log('onStop');
});
tween1.onComplete(() => {
 console.log('onComplete');
});
tween.onUpdate(function(pos) {
 console.log(pos.x);
});
// 6. 设置 requestAnimationFrame，在方法里面调用全局的 `TWEEN.update()`
//    在这个方法里面也可以加入其它的代码：d3, threejs 里面经常会用到。
//	  比如THREEJS里面用到的变化，如 `renderer.render(scene, camera);` 等
function animate() {
    requestAnimationFrame(animate);
    TWEEN.update();
}
// 6. 启动全局的 animate
animate();

2、连续型变化

一般情况下，设置起点和终点时两个数时，认为是连续型的，里面有无数的可能变化到的值（算上小数）。

连续型变化使用 easing 做为时间变化函数，默认使用的是 Liner 纯性过渡函数，easing过渡 的种类很多，每种还区分 IN, OUT, INOUT 算法。引用时 使用 TWEEN.Easing前缀，例如 ：

tween.easing(TWEEN.Easing.Quadratic.Out)

目前内置的过渡函数下图：

3、主动控制

start([time]) ， stop()

开始，结束，start 方法还接受一个时间参数，如果传了的话，就直接从传入的时间开始

update([time])

更新，会触发更新事件，如果有监听，则可以执行监听相关代码。

更新方法接受一个时间参数，如果传了的话，就更新到指定的时间

chain(tweenObject,[tweenObject])

如果是多个 Tween 对像 如果 tweenA 需要等到 tweenB 结束后，才能 start, 那么可以使用

tweenA.chain(tweenB);
//另外，chain方法也可以接收多个参数，如果 A对象 需要等待多个对像时，依次传入
tweenA.chain(tweenB, tweenC, tweenD);

repeat(number)

循环的次数，默认是 1 所以不定义的话，只过渡一次就没了，可以使用上面刚说的无限循环的方法，便只是一个对象无限循环时，就使用 ：

tween.repeat(Infinity); //无限循环
tween.repeat(5); //循环5次

delay(time)

delay 是指延时多久才开始。比如以下代码：

tween.delay(1000);
tween.start();

虽然已经调用 start 了，但过渡动作要等 1秒 后才开始执行！

大致讲这些算是给大家一个初步的认知，感兴趣的可以自行查询文档，下面回到咱们本次的案例中，先看效果图：

代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>Title</title>
  <style>
    body {
      width: 100%;
      height: 100%;
    }
    * {
      margin: 0;
      padding: 0;
    }
    .label {
      font-size: 20px;
      color: #000;
      font-weight: 700;
    }
  </style>
  <script src="../tween.js/dist/tween.umd.js"></script>
</head>
<body>
<div id="container"></div>
<script type="importmap">
  {
    "imports": {
      "three": "../three-155/build/three.module.js",
      "three/addons/": "../three-155/examples/jsm/"
    }
  }
</script>
<script type="module">
import * as THREE from 'three';
import Stats from 'three/addons/libs/stats.module.js';
import { OrbitControls } from 'three/addons/controls/OrbitControls.js';
import { GPUStatsPanel } from 'three/addons/utils/GPUStatsPanel.js';
import { CSS2DRenderer, CSS2DObject } from 'three/addons/renderers/CSS2DRenderer.js';
let stats, labelRenderer, gpuPanel, colors = [], indices = [];
let camera, scene, renderer, controls, group1, mesh2, mesh3, mesh4;
const group = new THREE.Group();
let widthImg = 200;
let heightImg = 200;
let time = 0;
init();
initHelp();
initLight();
axesHelperWord();
animate();
// 添加平面
addPlane();

addBox1();
addBox2();
addBox3();
addBox4();

function addBox1() {
  // BoxGeometry(width : Float, height : Float, depth : Float)
  let geo1 = new THREE.BoxGeometry(6, 12, 8);
  let material1 = new THREE.MeshLambertMaterial({
    color: 0x2194ce * Math.random(),
    side: THREE.DoubleSide,
    vertexColors: false
  });
  // 以图形一边为中心旋转
  let mesh1 = new THREE.Mesh(geo1, material1);
  mesh1.position.x = -3;
  mesh1.position.z = 4;
  // 改变物体旋转的中心点  将物体放入new THREE.Group 组中，通过位移实现
  // Group 的中心点在原点
  group1 = new THREE.Group();
  group1.position.x = 3;
  group1.position.z = -4;
  group1.add(mesh1);
  scene.add(group1);

  // 一个包围盒子的线框
  scene.add(new THREE.BoxHelper(mesh1, 0xff0000));
}

function addBox2() {
  let geo2 = new THREE.BoxGeometry(6, 12, 8);
  let material2 = new THREE.MeshLambertMaterial({
    color: 0x2194ce * Math.random(),
    side: THREE.DoubleSide,
    vertexColors: false
  });
  mesh2 = new THREE.Mesh(geo2, material2);
  mesh2.position.z = 30;
  scene.add(mesh2);

  // 获取 物体的最大最小 区间
  let box4 = new THREE.Box3().setFromObject(mesh2);
  console.log(box4);
  // 将物体的中心点 给到 mesh的位置
  // box4.getCenter(mesh.position);
}

function addBox3() {
  let geo3 = new THREE.BoxGeometry(10, 10, 5);

  // geo.faces 废除
  const colorsAttr = geo3.attributes.position.clone();
  // 面将由顶点颜色着色
  const color = new THREE.Color();
  const n = 800, n2 = n / 2;
  for (let i = 0; i < colorsAttr.count; i++) {
    const x = Math.random() * n - n2;
    const y = Math.random() * n - n2;
    const z = Math.random() * n - n2;
    const vx = ( x / n ) + 1.5;
    const vy = ( y / n ) + 0.5;
    const vz = ( z / n ) + 0.5;
    color.setRGB( vx, vy, vz );
    colors.push( color.r, color.g, color.b );
  }

  geo3.setAttribute('color', new THREE.Float32BufferAttribute( colors, 3 ));

  let material = new THREE.MeshLambertMaterial({
    // color: 0x2194ce * Math.random(),
    side: THREE.DoubleSide,
    vertexColors: true
  });
  mesh3 = new THREE.Mesh(geo3, material);
  mesh3.position.y = 10;
  mesh3.position.x = 40;

  // 将盒子的 坐标点变为反向
  // mesh3.position.multiplyScalar(-1);
  scene.add(mesh3);
}

function addBox4() {
  let geo4 = new THREE.BoxGeometry(6, 12, 8);
  let material4 = new THREE.MeshLambertMaterial({
    color: 0x2194ce * Math.random(),
    side: THREE.DoubleSide,
    vertexColors: false
  });
  mesh4 = new THREE.Mesh(geo4, material4);
  mesh4.position.z = -80;
  scene.add(mesh4);

  const tween1 = new TWEEN.Tween(mesh4.position)
    .to({
        x: 100,
        y: 20,
        z: -100
      },
      5000);
  tween1.start();
  // 无限循环 Infinity
  // tween1.repeat(4);
  // 这个方法，只在使用了repeat方法后，才能起作用，可以从移动的终点，返回到起点，就像悠悠球一样！
  // .yoyo方法在一些旧的版本中会报错 新的版本已经修复
  // tween1.yoyo(true);
  tween1.onStart(() => {
    console.log(111);
  });
  tween1.onComplete(() => {
    console.log(222);
  });

  // 添加第二个动画
  // 这个通过chain()方法可以将这两个补间衔接起来，
  // 这样当动画启动之后，程序就会在这两个补间循环。
  // 例如：一个动画在另一个动画结束后开始。可以通过chain方法来使实现。
  const tween2 = new TWEEN.Tween(mesh4.position)
    .to({
        x: 100,
        y: 20,
        z: 100
      },
      5000);
  tween2.chain(tween1);

  tween1.chain(tween2);
}

function addPlane() {
  // 创建一个平面 PlaneGeometry(width, height, widthSegments, heightSegments)
  const planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(widthImg, heightImg, 1, 1);
  // 创建 Lambert 材质：会对场景中的光源作出反应，但表现为暗淡，而不光亮。
  const planeMaterial = new THREE.MeshPhongMaterial({
    color: 0xb2d3e6,
    side: THREE.DoubleSide
  });
  const plane = new THREE.Mesh(planeGeometry, planeMaterial);
  // 以自身中心为旋转轴，绕 x 轴顺时针旋转 45 度
  plane.rotation.x = -0.5 * Math.PI;
  plane.position.set(0, -4, 0);
  scene.add(plane);
}

function init() {

  camera = new THREE.PerspectiveCamera( 70, window.innerWidth / window.innerHeight, 10, 2000 );
  camera.up.set(0, 1, 0);
  camera.position.set(60, 40, 60);
  camera.lookAt(0, 0, 0);

  scene = new THREE.Scene();
  scene.background = new THREE.Color( '#ccc' );

  renderer = new THREE.WebGLRenderer( { antialias: true } );
  renderer.setPixelRatio( window.devicePixelRatio );
  renderer.setSize( window.innerWidth, window.innerHeight );
  document.body.appendChild( renderer.domElement );

  labelRenderer = new CSS2DRenderer();
  labelRenderer.setSize( window.innerWidth, window.innerHeight );
  labelRenderer.domElement.style.position = 'absolute';
  labelRenderer.domElement.style.top = '0px';
  labelRenderer.domElement.style.pointerEvents = 'none';
  document.getElementById( 'container' ).appendChild( labelRenderer.domElement );

  controls = new OrbitControls( camera, renderer.domElement );
  controls.mouseButtons = {
    LEFT: THREE.MOUSE.PAN,
    MIDDLE: THREE.MOUSE.DOLLY,
    RIGHT: THREE.MOUSE.ROTATE
  };
  controls.enablePan = true;
  // 设置最大最小视距
  controls.minDistance = 20;
  controls.maxDistance = 1000;

  window.addEventListener( 'resize', onWindowResize );

  stats = new Stats();
  stats.setMode(1); // 0: fps, 1: ms
  document.body.appendChild( stats.dom );

  gpuPanel = new GPUStatsPanel( renderer.getContext() );
  stats.addPanel( gpuPanel );
  stats.showPanel( 0 );

  scene.add( group );
}

function initLight() {
  const AmbientLight = new THREE.AmbientLight(new THREE.Color('rgb(255, 255, 255)'));
  scene.add( AmbientLight );
}

function initHelp() {
  // const size = 100;
  // const divisions = 5;
  // const gridHelper = new THREE.GridHelper( size, divisions );
  // scene.add( gridHelper );

  // The X axis is red. The Y axis is green. The Z axis is blue.
  const axesHelper = new THREE.AxesHelper( 100 );
  scene.add( axesHelper );
}

function axesHelperWord() {
  let xP = addWord('X轴');
  let yP = addWord('Y轴');
  let zP = addWord('Z轴');
  xP.position.set(50, 0, 0);
  yP.position.set(0, 50, 0);
  zP.position.set(0, 0, 50);
}

function addWord(word) {
  let name = `<span>${word}</span>`;
  let moonDiv = document.createElement( 'div' );
  moonDiv.className = 'label';
  // moonDiv.textContent = 'Moon';
  // moonDiv.style.marginTop = '-1em';
  moonDiv.innerHTML = name;
  const label = new CSS2DObject( moonDiv );
  group.add( label );
  return label;
}

function onWindowResize() {
  camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
  camera.updateProjectionMatrix();
  renderer.setSize( window.innerWidth, window.innerHeight );
}

function animate() {
  requestAnimationFrame( animate );

  if (mesh2) {
    // 围绕 x y z轴旋转 中心点是自身中心
    mesh2.rotateX(0.01);
    mesh2.rotateY(0.01);
    mesh2.rotateZ(0.01);
  }

  if (group1) {
    group1.rotateY(0.01);
  }

  if (mesh3) {
    let v3 = new THREE.Vector3(1, 1, 0);
    mesh3.rotateOnAxis(v3, 0.01);
  }

  if (TWEEN) {
    TWEEN.update();
  }

  stats.update();
  controls.update();
  labelRenderer.render( scene, camera );
  renderer.render( scene, camera );
}
</script>
</body>
</html>

这里有几个小知识点：

1、改变物体旋转的中心点，我们通过将物体放入new THREE.Group 组中，通过位移实现；

2、我们通过new THREE.Box3().setFromObject(mesh2)可以获取物体的最大最小 区间；

3、tween.yoyo(true) 方法在一些旧的版本中会报错，新的版本已经修复，请大家使用最新版本

4、最重要的一点 不要忘记加 TWEEN.update()

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