threejs+tweenjs實現3D粒子模型切換

前言

以前逛論壇時看到一篇利用 three.js 實現粒子模型切換動畫的分享，具體的效果以下：

也能夠去預覽。

可是做者並無把源碼分享出來，正好最近在學習 threejs，正好抽時間寫了一個相似的 demo，但願能幫助一些喜歡 threejs 的初學者。效果以下：

接下來，咱們一塊兒來看如何實現這樣一個粒子體系切換動畫。

獲取模型

要實現一個 3D 動畫的第一步就是設計出場景中的 3D 模型，而咱們作 3D 粒子模型切換動畫，則還須要將 3D 模型變換成咱們須要的粒子模型，然而，我只是一個前端開發，並不會建模，因此只好「竊取」別人的勞動成果了，去宣傳頁，打開調試面板-網絡-XHR，點擊 f5 刷新頁面，獲得咱們須要的 3D 粒子模型：

將獲取到的 json 文件保存到本地。

實現思路

threejs 初始化工做

首先，初始化 threejs 三大元素：場景，相機，渲染器。咱們須要一個用於切換的載體粒子體系和多個環境粒子體系（爲了簡單，我只初始化了一個上下轉動的環境粒子體系）。載體粒子體系的粒子數量要比全部模型的頂點數量的最大值還要大，這樣才能保證切換到每個模型，都不會出現缺失的狀況，而多餘的點呢就讓他們從頭開始重疊好了。

初始化代碼：

// renderer 的承載容器
container = document.createElement('div');
document.body.appendChild(container);
// 初始化相機
camera = new THREE.PerspectiveCamera(105, window.innerWidth / window.innerHeight, 10, 10000);
camera.position.z = 100;
// 初始化場景
scene = new THREE.Scene();
scene.fog = new THREE.FogExp2(0x000000, 0.001);// 霧化
//初始化renderer
renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
container.appendChild(renderer.domElement);
// 初始化geometry
geometry = new THREE.Geometry();
around = new THREE.Geometry();
// 初始化貼圖
var textureLoader = new THREE.TextureLoader();
textureLoader.crossOrigin = '';
var mapDot = textureLoader.load('textures/gradient.png');  // 圓點
複製代碼

初始化載體粒子體系：

//初始變換點組
for (let i = 0; i < 10000; i++) {

    var vertex = new THREE.Vector3();
    vertex.x = 800 * Math.random() - 400;
    vertex.y = 800 * Math.random() - 400;
    vertex.z = 800 * Math.random() - 400;

    geometry.vertices.push(vertex);

    geometry.colors.push(new THREE.Color(1, 1, 1));

}
material = new THREE.PointsMaterial({ size: 4, sizeAttenuation: true, color: 0xffffff, transparent: true, opacity: 1, map: mapDot });

material.vertexColors = THREE.VertexColors;
particles = new THREE.Points(geometry, material);
scene.add(particles);
複製代碼

將獲取到的 3D 模型，經過 JSONLoader 加載後，獲得的 geometry 對象放入一個數組 glist 中，用於模型切換：

加載模型 loadObject：

var loader = new THREE.JSONLoader();
loader.load('obj/game.js', function (geo, materials) {
    var colors = [];
    for (var i = 0; i < geo.vertices.length; i++) {
        colors.push(new THREE.Color("rgb(255, 255, 255)"))
    }

    geo.colors = colors;

    //調整geometry在場景中的位置和大小

    geo.center();
    geo.normalize();
    geo.scale(500, 500, 500)
    geo.rotateX(Math.PI / 4)
    geo.rotateY(-Math.PI / 8)
    glist.push(geo)
})
複製代碼

添加頁面事件監聽

//事件監聽
document.addEventListener('mousedown', onDocumentMouseDown, false);
document.addEventListener("mousewheel", onDocumentMouseWheel, false);
document.addEventListener("keydown", onDocumentKeyDown, false);
window.addEventListener('resize', onWindowResize, false);
複製代碼

事件監聽方面，我作了如下處理：

1. 按住鼠標拖動，能夠旋轉場景中的粒子體系。
2. 滾動鼠標滾輪，能夠拉近或拉遠相機。
3. 當按下鍵盤上方向鍵上下的時候，展現粒子模型切換動畫。

效果：

根據鼠標拖動的偏移量決定模型的旋轉角度，代碼：

function onDocumentMouseMove(event) {
    geometry.rotateY((event.pageX - mouseX) / 1000 * 2 * Math.PI);
    geometry.rotateX((event.pageY - mouseY) / 500 * 2 * Math.PI);

    event.preventDefault();
    mouseX = event.pageX;
    mouseY = event.pageY;
}
複製代碼

根據滾輪的滾動量決定相機的 z 軸高度，實現縮放，代碼：

function onDocumentMouseWheel() {
    camera.position.z += event.deltaY;
}
複製代碼

判斷鍵盤按鍵 key 值，決定是否渲染補間動畫，代碼：

function onDocumentKeyDown(event) {
    if (event.which == 40 && objIndex < 4) {
        objIndex++;
        tweenObj(objIndex);
        flag = true;
    } else if (event.which == 38 && objIndex > 0) {
        objIndex--;
        tweenObj(objIndex);
        flag = true;
    }
}
複製代碼

使用 tweenjs 展現補間動畫

function tweenObj(index) {
    geometry.vertices.forEach(function (e, i, arr) {
        var length = glist[index].vertices.length;
        var o = glist[index].vertices[i % length];
        new TWEEN.Tween(e).to({
            x: o.x,
            y: o.y,
            z: o.z
        }, 1000).easing(TWEEN.Easing.Exponential.In).delay(1000 * Math.random()).start();
    })
    camera.position.z = 750;
}
複製代碼

delay 一個 1000ms 之內的隨機數，爲了使動畫更加平滑。

渲染

這是最關鍵的一步，也是整個場景可以動起來的緣由，代碼：

function render() {
    //初始粒子體系繞Y軸勻速轉動
    if (!flag) {
        geometry.rotateY(Math.PI / 200)
    }
    //環境粒子轉動
    around.rotateX(Math.PI / 1000)
    //tween 實時更新粒子位置
    TWEEN.update();
    // 指定相機角度
    camera.lookAt(scene.position);
    // 隨機變換頂點顏色
    geometry.colors.forEach(function (color) {
        color.setRGB(Math.random() * 1, Math.random() * 1, Math.random() * 1);
    });
    // 設置幾何體的頂點和顏色能夠被更新
    geometry.verticesNeedUpdate = true;
    geometry.colorsNeedUpdate = true;
    // 渲染器渲染
    renderer.render(scene, camera);
}
複製代碼

TWEEN.update()和 geometry.verticesNeedUpdate = true 共同決定了粒子體系切換動畫能夠展現出來。

源碼

github地址

結語

雖然平常的前端業務開發不多用到 threejs，可是隨着 webGL 和硬件設備的發展，相信之後 threejs 會在 webVR 領域大發異彩，讓咱們一塊兒期待。

歡迎關注，後續還會有 threejs 和微信小程序方面的分享 ^^！