Three.js图形树：缔造虚拟世界的新维度

2022-12-17 21:02:13

Three.js 图形树：构建虚拟世界的核心灵魂

简介

踏入电子游戏的虚拟领域，您会惊叹于逼真的角色和细致入微的场景，而这背后离不开 Three.js ，一个强大的 3D JavaScript 库。通过与 WebGL 的结合，Three.js 的绘图效率更上一层楼，使其成为构建交互式 3D 图形的利器。

本文将深入探讨 Three.js 图形树 ，揭示它是如何构建层层递进的虚拟世界的。

图形树：多坐标系的嵌套艺术

图形树的本质是 多坐标系的嵌套 。在 WebGL 中，有世界坐标系和本地坐标系的概念。简单来说，世界坐标系是整个场景的坐标系，而本地坐标系则是每个对象的坐标系。

通过图形树，我们可以将对象组织成一个 层次结构 ，每个对象都可以作为另一个对象的子级。如此一来，我们可以轻松地对对象进行操作和变换，而不会影响到其子级。

代码示例：

// 创建一个场景对象
const scene = new THREE.Scene();

// 创建一个立方体对象
const cube = new THREE.Mesh(
  new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1),
  new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00 })
);

// 将立方体对象添加到场景对象中
scene.add(cube);

坐标轴辅助对象：指引三维空间的指南针

为了更直观地理解坐标系，Three.js 提供了 坐标轴辅助对象 ，它以三根彩色线段表示三个坐标轴：红色代表 X 轴，绿色代表 Y 轴，蓝色代表 Z 轴。

坐标轴辅助对象可以帮助我们快速定位和理解对象在三维空间中的位置，同时也可以辅助我们进行建模和动画制作。

代码示例：

// 创建一个坐标轴辅助对象
const axesHelper = new THREE.AxesHelper(5);

// 将坐标轴辅助对象添加到场景对象中
scene.add(axesHelper);

栅格辅助对象：构建有序世界的地基

栅格辅助对象 是一个在 XY 平面上的网格线，可以帮助我们更好地理解场景的比例和位置关系，尤其是在构建大型场景时，栅格辅助对象可以让我们更加直观地把握场景的整体布局。

代码示例：

// 创建一个栅格辅助对象
const gridHelper = new THREE.GridHelper(10, 10);

// 将栅格辅助对象添加到场景对象中
scene.add(gridHelper);

dat.gui：调试工具的秘密武器

dat.gui 是一个强大的调试工具，可以帮助我们实时地调整场景中的各种参数，例如对象的材质、颜色、位置等。通过 dat.gui，我们可以轻松地对场景进行微调，直到达到满意的效果。

代码示例：

// 初始化 dat.gui
const gui = new dat.GUI();

// 添加一个参数控制器
gui.add(cube.position, 'x', -5, 5);

图形树案例：宇宙和坦克

宇宙案例：

Three.js 可以轻松地创建壮丽的宇宙场景，其中包含数千颗恒星、行星和星系。通过图形树，我们可以缩放、旋转和移动整个宇宙，并观察到宇宙中各个天体的运行轨迹。

代码示例：

// 创建一个宇宙场景
const universeScene = new THREE.Scene();

// 创建一个恒星几何体
const starGeometry = new THREE.SphereGeometry(0.1, 32, 32);

// 创建数千颗恒星
for (let i = 0; i < 10000; i++) {
  const star = new THREE.Mesh(starGeometry, new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0xffffff }));

  // 随机设置恒星的位置
  star.position.set(
    Math.random() * 1000 - 500,
    Math.random() * 1000 - 500,
    Math.random() * 1000 - 500
  );

  // 将恒星添加到宇宙场景中
  universeScene.add(star);
}

坦克案例：

Three.js 也能创造逼真的坦克模型。我们可以通过键盘控制坦克的前进、后退、左右转动和射击。通过图形树，我们可以轻松地对坦克进行拆分和组装，并观察到坦克内部的精细结构。

代码示例：

// 创建一个坦克场景
const tankScene = new THREE.Scene();

// 创建一个坦克模型
const tank = new THREE.Object3D();

// 创建坦克的底座
const tankBase = new THREE.Mesh(
  new THREE.BoxGeometry(2, 1, 5),
  new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00 })
);
tank.add(tankBase);

// 创建坦克的炮塔
const tankTurret = new THREE.Mesh(
  new THREE.BoxGeometry(1, 1, 2),
  new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0xff0000 })
);
tankTurret.position.set(0, 1, 0);
tank.add(tankTurret);

// 将坦克添加到坦克场景中
tankScene.add(tank);