ThreeJS-3D教学六-物体位移旋转-编程知识

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：
在这里插入图片描述
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：
在这里插入图片描述
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: msdocument.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()