three.js 06-01 之 ConvexGeometry 高級幾何體

    目前爲止,three.js 庫中提供的所有的基本幾何體部分都已經介紹完了。今天開始我們要介紹 three.js 中提供的一些相對高級且特別的幾何體對象,譬如 ConvexGeometry(凸面體)、LathGeometry(掃描體)、TubeGeometry(管狀體)、ExtrudeGeometry(拉伸體)、TextGeometry(三維文字)及 ParametricGeometry(等式體)等。

    首先,我們來介紹一下 ConvexGeometry 凸面體。通過 ConvexGeometry 我們可以在一組給定點的外圍建立一個凸包。所謂凸包,是指包圍這組點的最小圖形。下面我給出一個具體示例,代碼如下所示:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>示例 06.01 - ConvexGeometry</title>
	<script src="../build/three.js"></script>
	<script src="../build/js/controls/OrbitControls.js"></script>
	<script src="../build/js/libs/stats.min.js"></script>
	<script src="../build/js/libs/dat.gui.min.js"></script>
	<script src="../build/js/QuickHull.js"></script>
	<script src="../build/js/geometries/ConvexGeometry.js"></script>
	<script src="../jquery/jquery-3.2.1.min.js"></script>
    <style>
        body {
            /* 設置 margin 爲 0,並且 overflow 爲 hidden,來完成頁面樣式 */
            margin: 0;
            overflow: hidden;
        }
		/* 統計對象的樣式 */
		#Stats-output {
			position: absolute;
			left: 0px;
			top: 0px;
		}
    </style>
</head>
<body>

<!-- 用於 WebGL 輸出的 Div -->
<div id="webgl-output"></div>
<!-- 用於統計 FPS 輸出的 Div -->
<div id="stats-output"></div>

<!-- 運行 Three.js 示例的 Javascript 代碼 -->
<script type="text/javascript">

	var scene;
	var camera;
	var render;
	var webglRender;
	//var canvasRender;
	var controls;
	var stats;
	var guiParams;
	
	var ground;
	var convex;
	var spGroup;
	
	var meshMaterial;
	
	var ambientLight;
	var spotLight;
	var axesHelper;
	//var cameraHelper;

    $(function() {
		stats = initStats();
		scene = new THREE.Scene();
		
		webglRender = new THREE.WebGLRenderer( {antialias: true, alpha: true} ); // antialias 抗鋸齒
		webglRender.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
		webglRender.setClearColor(0xeeeeee, 1.0);
		webglRender.shadowMap.enabled = true; // 允許陰影投射
		render = webglRender;
		
		camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.01, 1000); // 2147483647
		camera.position.set(-45.5, 68.2, 90.9);
		
		var target = new THREE.Vector3(10, 0 , 0);
		controls = new THREE.OrbitControls(camera, render.domElement);
		controls.target = target;
		camera.lookAt(target);
		
		$('#webgl-output')[0].appendChild(render.domElement);
		window.addEventListener('resize', onWindowResize, false);
		
		// 加入一個座標軸:X(橙色)、Y(綠色)、Z(藍色)
		axesHelper = new THREE.AxesHelper(60);
		scene.add(axesHelper);
		
		ambientLight = new THREE.AmbientLight(0x0c0c0c);
		scene.add(ambientLight);
		
		spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);
        spotLight.position.set(0, 60, 30);
		spotLight.shadow.mapSize.width = 5120; // 必須是 2的冪,默認值爲 512
		spotLight.shadow.mapSize.height = 5120; // 必須是 2的冪,默認值爲 512
        spotLight.castShadow = true;
        scene.add(spotLight);
		//cameraHelper = new THREE.CameraHelper(spotLight.shadow.camera);
		//scene.add(cameraHelper);
		
		// 加入一個地面
		var groundGeometry = new THREE.PlaneGeometry(100, 100, 4, 4);
		var groundMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial({color: 0x777777}); // MeshBasicMaterial 材質不能接收陰影
		ground = new THREE.Mesh(groundGeometry, groundMaterial);
		ground.rotation.set(-0.5 * Math.PI, 0, 0); // 沿着 X軸旋轉-90°
		ground.receiveShadow = true;
		scene.add(ground);
		
		// 材質
        meshMaterial = [
			new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x00ff00, transparent: true, opacity: 0.2, side: THREE.DoubleSide}),
			new THREE.MeshBasicMaterial({wireframe: true})
		];
		
		/** 用來保存那些需要修改的變量 */
		guiParams = new function() {
			this.rotationSpeed = 0.02;
			
			this.redraw = function(e) {updateMesh()};
		}
		/** 定義 dat.GUI 對象,並綁定 guiParams 的幾個屬性 */
		var gui = new dat.GUI();
		gui.add(guiParams, 'redraw');
		
		updateMesh();
		
		renderScene();
    });
	
	/** 渲染場景 */
	function renderScene() {
		stats.update();
		rotateMesh(); // 旋轉物體
		
		requestAnimationFrame(renderScene);
		render.render(scene, camera);
	}
	
	/** 初始化 stats 統計對象 */
	function initStats() {
		stats = new Stats();
		stats.setMode(0); // 0 爲監測 FPS;1 爲監測渲染時間
		$('#stats-output').append(stats.domElement);
		return stats;
	}
	
	/** 當瀏覽器窗口大小變化時觸發 */
	function onWindowResize() {
		camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
		camera.updateProjectionMatrix();
		render.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
	}
	
	/** 旋轉物體 */
	var step = 0;
	function rotateMesh() {
		step += guiParams.rotationSpeed;
		scene.traverse(function(mesh) {
			if (mesh === spGroup) {
				//mesh.rotation.x = step;
				mesh.rotation.y = step;
				//mesh.rotation.z = step;
			}
		});
	}
	
	function updateMesh() {
		scene.remove(spGroup);
		
		// 定義 convex
		var points = generatePoints();
		var convexGeometry = new THREE.ConvexGeometry(points);
		
		convex = new THREE.SceneUtils.createMultiMaterialObject(convexGeometry, meshMaterial);
		convex.children[1].castShadow = true; // convex.children[0] 的材質是 MeshNormalMaterial,不能投射陰影
		//convex.position.set(0, guiParams.radius * 2 + 3, 0);
		spGroup.add(convex);
		scene.add(spGroup);
	}
	
	/** 隨機生成 20 個點 */
	function generatePoints() {
		var points = [];
		for (var i = 0; i < 20; i++) {
			var randomX = -15 + Math.round(Math.random() * 30);
			//var randomY = -15 + Math.round(Math.random() * 30);
			var randomY = Math.round(Math.random() * 30);
			var randomZ = -15 + Math.round(Math.random() * 30);
			points.push(new THREE.Vector3(randomX, randomY, randomZ));
		}
		
		spGroup = new THREE.Object3D();
		var material = new THREE.MeshBasicMaterial( {color: 0xff0000, transparent: false} );
		// 添加 20 個小球體
		points.forEach(function(point) {
			var spGeometry = new THREE.SphereGeometry(0.2);
			var spMesh = new THREE.Mesh(spGeometry, material);
			spMesh.position.set(point.x, point.y, point.z);
			spGroup.add(spMesh);
		});
		
		return points;
	}

</script>
</body>
</html>

在這個例子中,我們在 generatePoints() 函數中隨機生成了一組長度爲 20 的點(THREE.Vector3),然後利用這組點創建了一個 ConvexGeometry。我們可以通過右上角的 redraw(重新繪製)按鈕來重新生成 20 個新點並構造新的凸包。另外,爲了更好的觀察,我們爲每一個點添加了一個 SphereGeometry 小球體。爲了更好的控制整個圖形,我們把所有的小球體以及構造的凸包都添加到了一個叫 spGroup 的組中,這樣我們就可以很容易的把它們當做一個整體來進行旋轉了。

未完待續···

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