快捷導(dǎo)航

基于three.js實(shí)現(xiàn)的3D粒子動效實(shí)例代碼

更新時(shí)間：2019年04月09日 08:40:09 作者：個(gè)推

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于如何基于three.js實(shí)現(xiàn)的3D粒子動效的相關(guān)資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家學(xué)習(xí)或者使用three.js具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

一、背景

粒子特效是為模擬現(xiàn)實(shí)中的水、火、霧、氣等效果由各種三維軟件開發(fā)的制作模塊，原理是將無數(shù)的單個(gè)粒子組合使其呈現(xiàn)出固定形態(tài)，借由控制器、腳本來控制其整體或單個(gè)的運(yùn)動，模擬出現(xiàn)真實(shí)的效果。three.js是用JavaScript編寫的WebGL的第三方庫，three.js提供了豐富的API幫助我們?nèi)?shí)現(xiàn)3D動效，本文主要介紹如何使用three.js實(shí)現(xiàn)粒子過渡效果，以及基本的鼠標(biāo)交互操作。

（注：本文使用的關(guān)于three.js的API都是基于版本r98的。）

二、實(shí)現(xiàn)步驟

1. 創(chuàng)建渲染場景scene

scene實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)三維空間，用于承載和顯示我們所定義的一切，包括相機(jī)、物體、燈光等。在實(shí)際開發(fā)時(shí)為了方便觀察可添加一些輔助工具，比如網(wǎng)格、坐標(biāo)軸等。

scene = new THREE.Scene();
 scene.fog = new THREE.Fog(0x05050c, 10, 60);
 scene.add( new THREE.GridHelper( 2000, 1 ) ); // 添加網(wǎng)格

2. 添加照相機(jī)camera

THREE里面實(shí)現(xiàn)了幾種相機(jī)：PerspectiveCamera（透視相機(jī)）、 OrthographicCamera（正交投影相機(jī)）、CubeCamera（立方體相機(jī)或全景相機(jī)）和 StereoCamera（3D相機(jī)）。本文介紹我們主要用到的 PerspectiveCamera（透視相機(jī)）：

視覺效果是近大遠(yuǎn)小。

配置參數(shù) PerspectiveCamera（fov, aspect, near, far）。

fov：相機(jī)的可視角度。

aspect：相機(jī)可視范圍的長寬比。

near：相對于深度剪切面的遠(yuǎn)的距離。

far：相對于深度剪切面的遠(yuǎn)的距離。

camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth /window.innerHeight, 5, 100);
 camera.position.set(10, -10, -40);
 scene.add(camera);

3. 添加場景渲染需要的燈光

three.js里面實(shí)現(xiàn)的光源：AmbientLight（環(huán)境光）、DirectionalLight（平行光）、HemisphereLight（半球光）、PointLight（點(diǎn)光源）、RectAreaLight（平面光源）、SpotLight（聚光燈）等。配置光源參數(shù)時(shí)需要注意顏色的疊加效果，如環(huán)境光的顏色會直接作用于物體的當(dāng)前顏色。各種光源的配置參數(shù)有些區(qū)別，下面是本文案例中會用到的二種光源。

let ambientLight = new THREE.AmbientLight(0x000000, 0.4);
 scene.add(ambientLight);
 let pointLight = new THREE.PointLight(0xe42107);
 pointLight.castShadow = true;
 pointLight.position.set(-10, -5, -10);
 pointLight.distance = 20;
 scene.add(pointLight);

4. 創(chuàng)建、導(dǎo)出并加載模型文件loader

創(chuàng)建模型，可以使用three.js editor進(jìn)行創(chuàng)建或者用three.js的基礎(chǔ)模型生成類進(jìn)行生成，相對復(fù)雜的或者比較特殊的模型需要使用建模工具進(jìn)行創(chuàng)建（c4d、3dmax等）。

使用three.js editor進(jìn)行創(chuàng)建，可添加基本幾何體，調(diào)整幾何體的各種參數(shù)（位置、顏色、材質(zhì)等）。

使用模型類生成。

let geometryCube = new THREE.BoxBufferGeometry( 1, 1, 1 );
 let materialCube = new THREE.MeshBasicMaterial( {color: 0x00ff00} );
 let cubeMesh = new THREE.Mesh( geometryCube, materialCube );
 scene.add( cubeMesh );

導(dǎo)出需要的模型文件（此處使用的是 obj格式的模型文件）。

加載并解析模型文件數(shù)據(jù)。

let onProgress = function (xhr) {
 if (xhr.lengthComputable) {
  // 可進(jìn)行計(jì)算得知模型加載進(jìn)度
 }
 };
 let onError = function () {};
 particleSystem = new THREE.Group();
 var texture = new THREE.TextureLoader().load('./point.png');
 new THREE.OBJLoader().load('./model.obj', function (object) {
 // object 模型文件數(shù)據(jù)
 }, onProgress, onError);

5. 將導(dǎo)入到模型文件轉(zhuǎn)換成粒子系統(tǒng)Points

獲取模型的坐標(biāo)值。

拷貝粒子坐標(biāo)值到新建屬性position1上，這個(gè)作為粒子過渡效果的最終坐標(biāo)位置。

給粒子系統(tǒng)添加隨機(jī)三維坐標(biāo)值position，目的是把每個(gè)粒子位置打亂，設(shè)定起始位置。

let color = new THREE.Color('#ffffff');
 let material = new THREE.PointsMaterial({
 size: 0.2,
 map: texture,
 depthTest: false,
 transparent: true
 });
 particleSystem= new THREE.Group();
 let allCount = 0
 for (let i = 0; i < object.children.length; i++) {
 let name = object.children[i].name
 let _attributes = object.children[i].geometry.attributes
  let count = _attributes.position.count
  _attributes.positionEnd = _attributes.position.clone()
  _attributes.position1 = _attributes.position.clone()
  for (let i = 0; i < count * 3; i++) {
  _attributes.position1.array[i]= Math.random() * 100 - 50
  }
  let particles = new THREE.Points(object.children[i].geometry, material)
  particleSystem.add(particles)
  allCount += count
 }
 particleSystem.applyMatrix(new THREE.Matrix4().makeTranslation(-5, -5,-10));

6. 通過tween動畫庫實(shí)現(xiàn)粒子坐標(biāo)從position到position1點(diǎn)轉(zhuǎn)換

利用 TWEEN 的緩動算法計(jì)算出各個(gè)粒子每一次變化的坐標(biāo)位置，從初始位置到結(jié)束位置時(shí)間設(shè)置為2s（可自定義），每次執(zhí)行計(jì)算之后都需要將attributes的position屬性設(shè)置為true，用來提醒場景需要更新，在下次渲染時(shí)，render會使用最新計(jì)算的值進(jìn)行渲染。

let pos = {
 val: 1
 };
 tween = new TWEEN.Tween(pos).to({
 val: 0
 }, 2500).easing(TWEEN.Easing.Quadratic.InOut).onUpdate(callback);
 tween.onComplete(function () {
 console.log('過渡完成complete')
 })
 tween.start();
 function callback() {
 let val = this.val;
 let particles = particleSystem.children;
 for (let i = 0; i < particles.length; i++) {
  let _attributes = particles[i].geometry.attributes
  let name = particles[i].name
  if (name.indexOf('_') === -1) {
  let positionEnd =_attributes.positionEnd.array
  let position1 =_attributes.position1.array
  let count =_attributes.position.count
  for (let j = 0; j < count *3; j++) {
   _attributes.position.array[j] = position1[j] *val + positionEnd[j] * (1 - val)
  }
  }
  _attributes.position.needsUpdate = true // 設(shè)置更新
 }
 }

7. 添加渲染場景render

創(chuàng)建容器。

定義render渲染器，設(shè)置各個(gè)參數(shù)。

將渲染器添加到容器里。

自定義的渲染函數(shù) render，在渲染函數(shù)里面我們利用 TWEEN.update 去更新模型的狀態(tài)。

調(diào)用自定義的循環(huán)動畫執(zhí)行函數(shù) animate，利用requestAnimationFrame方法進(jìn)行逐幀渲染。

let container = document.createElement('div');
 document.body.appendChild(container);
 renderer = new THREE.WebGLRenderer({
 antialias: true,
 alpha: true
 });
 renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);
 renderer.setClearColor(scene.fog.color);
 renderer.setClearAlpha(0.8);
 renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
 container.appendChild(renderer.domElement); // 添加webgl渲染器
 
 function render() {
 particleSystem.rotation.y += 0.0001;
 TWEEN.update();
 particleSystem.rotation.y += (mouseX + camera.rotation.x) * .00001;
 camera.lookAt(new THREE.Vector3(-10, -5, -10))
 controls.update();
 renderer.render(scene, camera);
 }
 function animate() { // 開始循環(huán)執(zhí)行渲染動畫
 requestAnimationFrame(animate);
 render();
 }

8. 添加鼠標(biāo)操作事件實(shí)現(xiàn)角度控制

我們還可以添加鼠標(biāo)操作事件實(shí)現(xiàn)角度控制，其中winX、winY分別為window的寬高的一半，當(dāng)然具體的坐標(biāo)位置可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行計(jì)算，具體的效果如下圖所示。

document.addEventListener('mousemove', onDocumentMouseMove, false);
 function onDocumentMouseMove(event) {
 mouseX = (event.clientX - winX) / 2;
 mouseY = (event.clientY - winY) / 2;
 }

三、優(yōu)化方案

1. 減少粒子數(shù)量

隨著粒子數(shù)量的增加，需要的計(jì)算每個(gè)粒子的位置和大小將會非常耗時(shí)，可能會造成動畫卡頓或出現(xiàn)頁面假死的情況，所以我們在建立模型時(shí)可盡量減少粒子的數(shù)量，能夠有效提升性能。

在以上示例中，我們改變導(dǎo)出模型的精細(xì)程度，可以得到不同數(shù)量的粒子系統(tǒng)，當(dāng)粒子數(shù)量達(dá)到幾十萬甚至幾百萬的時(shí)候，在動畫加載時(shí)可以感受到明顯的卡頓現(xiàn)象，這主要是由于fps比較低，具體的對比效果如下圖所示，左邊粒子數(shù)量為30萬，右邊粒子數(shù)量為6萬，可以明顯看出左邊跳幀明顯，右邊基本保持比較流暢的狀態(tài)。

2. 采用GPU渲染方式

編寫片元著色器代碼，利用webgl可以為canvas提供硬件3D加速，瀏覽器可以更流暢地渲染頁面。目前大多數(shù)設(shè)備都已經(jīng)支持該方式，需要注意的是在低端的設(shè)備上由于硬件設(shè)備原因，渲染的速度可能不及基于cpu計(jì)算的方式渲染。

四、總結(jié)

綜上所述，實(shí)現(xiàn)粒子動效的關(guān)鍵在于計(jì)算、維護(hù)每個(gè)粒子的位置狀態(tài)，而three.js提供了較為便利的方法，可以用于渲染整個(gè)粒子場景。當(dāng)粒子數(shù)量極為龐大時(shí)，想要實(shí)現(xiàn)較為流暢的動畫效果需要注意優(yōu)化代碼、減少計(jì)算等，也可以通過提升硬件配置來達(dá)到效果。本文中的案例為大家展示了3D粒子動效如何實(shí)現(xiàn)，大家可以根據(jù)自己的實(shí)際需求去制作更炫酷的動態(tài)效果。

好了，以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對腳本之家的支持。

您可能感興趣的文章: