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近年来web得到了快速的发展。随着HTML5的普及,网页的表现能力越来越强大。网页上已经可以做出很多复杂的动画,精美的效果。 但是,人总是贪的。那么,在此之上还能做什么呢?其中一种就是通过WebGL在网页中绘制高性能的3D图形。
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OpenGL 它是最常用的跨平台图形库。
WebGL 是基于 OpenGL 设计的面向web的图形标准,提供了一系列JavaScript API,通过这些API进行图形渲染将得以利用图形硬件从而获得较高性能。
而 Three.js 是通过对 WebGL 接口的封装与简化而形成的一个易用的图形库。
简单点的说法 threejs=three + js ,three表示3D的意思,js表示javascript的意思。那么合起来,three.js就是使用javascript 来写3D程序的意思。而javascript的计算能力因为google的V8引 擎得到了迅猛的增强,做3D程序,做服务器都没有问题。
WebGL 门槛相对较高,需要相对较多的数学知识(线性代数、解析几何)。因此,想要短时间上手 WebGL 还是挺有难度的。 Three.js 对 WebGL 提供的接口进行了非常好的封装,简化了很多细节,大大降低了学习成本。并且,几乎没有损失 WebGL 的灵活性。
因此,从 Three.js入 手是值得推荐的,这可以让你在较短的学习后就能面对大部分需求场景。
Three.js 的入门是相对简单的,但是当我们真的去学的时候,会发现一个很尴尬的问题:相关的学习资料很少。
通常这种流行的库都有很完善的文档,很多时候跟着官方的文档或官方的入门教程学习就是最好的路线。但Three不是的,它的文档对初学者来说太过简明扼要。
不过官方提供了非常丰富的examples,几乎所有你需要的用法都在某个example中有所体现。但这些example不太适合用来入门,倒是适合入门之后的进一步学习。
这里推荐一些相对较好的教程:
当然,实际的学习过程中这些资料肯定是不太够的,遇到问题还是要自己去查资料。不过这里要提醒一下,Three.js的更新是相当频繁的,现在是r80版本,自2010年4月发布r1以来,这已经是第72个版本了(中间有的版本号跳过了)。因此,在网上找到的资料有些可能是不适合当前版本的,需要注意甄别(前面推荐的资料也都或多或少存在这样的问题)。
要在屏幕上展示3D图形,思路大体上都是这样的:
1、构建一个三维空间
Three中称之为场景(Scene)
2、选择一个观察点,并确定观察方向/角度等
Three中称之为相机(Camera)
3、在场景中添加供观察的物体
Three中的物体有很多种,包括Mesh,Line,Points等,它们都继承自Object3D类
4、将观察到的场景渲染到屏幕上的指定区域
Three中使用Renderer完成这一工作
场景是所有物体的容器,也对应着我们创建的三维世界。
Camera是三维世界中的观察者,为了观察这个世界,首先我们要描述空间中的位置。 Three中使用采用常见的右手坐标系定位。
Three中的相机有两种,分别是正投影相机THREE.OrthographicCamera和透视投影相机THREE.PerspectiveCamera。
这里补充一个视景体的概念:视景体是一个几何体,只有视景体内的物体才会被我们看到,视景体之外的物体将被裁剪掉。这是为了去除不必要的运算。
正交投影相机的视景体是一个长方体,OrthographicCamera的构造函数是这样的:
Camera本身可以看作是一个点,left则表示左平面在左右方向上与Camera的距离。另外几个参数同理。于是六个参数分别定义了视景体六个面的位置。
可以近似地认为,视景体里的物体平行投影到近平面上,然后近平面上的图像被渲染到屏幕上。
2)透视投影相机
fov对应着图中的视角,是上下两面的夹角。aspect是近平面的宽高比。在加上近平面距离near,远平面距离far,就可以唯一确定这个视景体了。
透视投影相机很符合我们通常的看东西的感觉,因此大多数情况下我们都是用透视投影相机展示3D效果。
有了相机,总要看点什么吧?在场景中添加一些物体吧。
Three中供显示的物体有很多,它们都继承自Object3D类,这里我们主要看一下Mesh和Points两种。
1)Mesh
我们都知道,计算机的世界里,一条弧线是由有限个点构成的有限条线段连接得到的。线段很多时,看起来就是一条平滑的弧线了。
计算机中的三维模型也是类似的,普遍的做法是用三角形组成的网格来描述,我们把这种模型称之为Mesh模型。
geometry是它的形状,material是它的材质。
不止是Mesh,创建很多物体都要用到这两个属性。下面我们来看看这两个重要的属性。
2)Geometry
Geometry,形状,相当直观。Geometry通过存储模型用到的点集和点间关系(哪些点构成一个三角形)来达到描述物体形状的目的。
Three提供了立方体(其实是长方体)、平面(其实是长方形)、球体、圆形、圆柱、圆台等许多基本形状;
你也可以通过自己定义每个点的位置来构造形状;
对于比较复杂的形状,我们还可以通过外部的模型文件导入。
3)Material
Material,材质,这就没有形状那么直观了。
材质其实是物体表面除了形状以为所有可视属性的集合,例如色彩、纹理、光滑度、透明度、反射率、折射率、发光度。
这里讲一下材质(Material)、贴图(Map)和纹理(Texture)的关系。
材质上面已经提到了,它包括了贴图以及其它。
贴图其实是‘贴’和‘图’,它包括了图片和图片应当贴到什么位置。
纹理嘛,其实就是‘图’了。
Three提供了多种材质可供选择,能够自由地选择漫反射/镜面反射等材质。
4)Points
讲完了Mesh,我们来看看另一种Object——Points。
Points其实就是一堆点的集合,它在之前很长时间都被称为ParticleSystem(粒子系统),r68版本时更名为PointCloud,r72版本时才更名为Points。更名主要是因为,Mr.doob认为,粒子系统应当是包括粒子和相关的物理特性的处理的一套完整体系,而Three中的Points简单得多。因此最终这个类被命名为Points。
5)Light
神说:要有光!
光影效果是让画面丰富的重要因素。
Three提供了包括环境光AmbientLight、点光源PointLight、 聚光灯SpotLight、方向光DirectionalLight、半球光HemisphereLight等多种光源。
只要在场景中添加需要的光源就好了。
6)Renderer
在场景中建立了各种物体,也有了光,还有观察物体的相机,是时候把看到的东西渲染到屏幕上了。这就是Render做的事情了。
Renderer绑定一个canvas对象,并可以设置大小,默认背景颜色等属性。
调用Renderer的render函数,传入scene和camera,就可以把图像渲染到canvas中了。
现在,一个静态的画面已经可以得到了,怎么才能让它动起来?
很简单的想法,改变场景中object的位置啊角度啊各种属性,然后重新调用render函数渲染就好了。
那么重新渲染的时机怎么确定?
HTML5为我们提供了requestAnimFrame,它会自动在每次页面重绘前调用传入的函数。
如果我们一开始这样渲染:
只需要改成这样:
object就可以动起来了!
下面我们用一个简单的例子来梳理一下这个过程。
首先写一个有Canvas元素的页面吧。
下面来做Javascript的部分
首先初始化Renderer
初始化场景:
初始化相机:
要唯一确定一个相机的位置与方向,position、up、lookAt三个属性是缺一不可的。
这里我们创建了一个正交投影相机,这里我将视景体大小与屏幕分辨率保持一致只是为了方便,这样坐标系中的一个单位长度就对应屏幕的一个像素了。
我们将相机放在Z轴上,面向坐标原点,相机的上方向为Y轴方向,注意up的方向和lookAt的方向必然是垂直的(类比自己的头就知道了)。
下面添加一个立方体到场景中:
注意我们使用了法向材质 MeshNormalMaterial ,这样立方体每个面的颜色与这个面对着的方向是相关的,更便于观察/调试。
在这个简单的demo里我不打算添加光影效果,而法向材质对光也是没有反应的。 最后来创建一个动画循环吧
每次重绘都让这个立方体转动一点点。 当页面加载好时,调用前面这些函数就好了。
WebGL中文网 强烈推荐!!
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#前端# #三维可视化# #OD线开发#
1. 基础图层创建
2. OD线创建(矢量与贴图)
3. 大数据量对接
简介:数字孪生体已经从制造领域逐步延伸拓展至城市空间,数字孪生城市又比工业制造复杂得多,与物理城市相对应。做不到100%逼真,而是构建统一的城市信息模型,让数字城市和现实城市进行“虚实结合”!3D城市动态模型包含点、线、面等地理要素,组合成信息化数字地图,有助于提升城市规划、建筑、交通、能源等领域的数字化水平。
Demo链接:
OD线 (Origin-Destination Line) 指的是起点和终点的连线,用于表示两点之间的某种关系,如航班线路、人口迁徙、交通流量、经济往来等。从本周起中国缓慢进入春运高峰期,堪称一次爆发式人口迁徙事件,春运迁徙地图通常使用OD线表示:
迁入来源地,OD线汇聚到一个方向,比如海口市,作为人口迁入的终点位置。
迁出目的地,OD线扩散到不同方向,但是起点是同一个位置,比如人口从哈尔滨市迁出。
GeoLine是带有地理位置的线要素,可以添加属性字段来存储其他信息,可以分为三种不同的线条类型,OD线不同在于限制了起点和终点,GIS里面就能够形成,绘制三维OD线需要哪些注意事项?创建OD线与其他线条有何区别?
这里详解OD线开发步骤,体验见demo:
动态加载地球组件之后,获取不同图层叠加,在ThingLayer业务图层进行更灵活的二次开发。创建一个ThingLayer图层,并将ThingLayer添加到底图中,获取起点的坐标位置startPos,展示由点及面的向外扩散效果。
var startPos = [116.39139175415039, 39.906082185995366];
ThingJS渲染器提供两种渲染类型,矢量渲染vector以及贴图渲染image;获取OD线先从ThingJS图层中查询迁徙路径,如北京-济南,接下来就这条路径做样式修改。
渲染器renderer设置Vector矢量线的颜色,示例显示rgb数组【255,0,0】的使用方法,还可以使用rgb字符串“rgb (255,0,0)”、十六进制字符串"#ff0000"。
流动效果速度默认为0,静止效果;数值可正可负,代表正反两种流动方向,贴图样式也同样适用。
renderer: {
lineType: 'Line',
type: 'vector', // 代表纯色渲染
color: [255, 0, 0],
// opacity:0.2 ,// 设置不透明度 默认是1
// speed: 1 ,// 流动效果速度, 默认是0 不流动;speed 可正可负,正负代表流动方向
// effect: true // 线发光效果 默认为 false 不开启
}
});
获取url来生成贴图类型的OD线,颜色及其他样式是贴图本身所具备的,通过修改贴图通道叠加数numPass来扩充线宽度,一般来说该数值越大,线越亮。
利用effect函数开启线发光特效,在地图上起到重要的强调作用。
renderer: {
lineType: 'Line',
type: 'image', // 代表贴图渲染
imageUrl: '/guide/image/uGeo/path.png',
numPass: 3,
speed: 0.5, // 流动效果速度, 默认是0 不流动;speed 可正可负,正负代表流动方向
// effect: true // 线发光效果 默认为 false 不开启
}
值得注意的是,大数据量的OD线一般需要浏览器端渲染至少几十万或上百万以上,不管数据传输还是数据渲染都需要采取更高效的方式—— ThingJS平台 提供生成动态大数据的接口,利用WebSocket(百万量级), MQTT(单机千万级)数据接口实现流畅的双工通信,配合前端SDK轻松在线开发!
ThingJS提供物联网3D可视化组件,让3D开发更轻松!直接Javascript调用3D脚本,基于200个3D开发源码示例,让你全面了解物联网可视化开发逻辑。利用场景搭建-3D脚本开发-数据对接-项目部署的一站式服务让开发更高效,与20万个开发者一同成为数字孪生技术创新者!
好像都是规定的吧,没有为什么。 就像上大学要考试一样,都是规定的。