使用three.js实现炫酷的酸性风格3D页面
背景
近期学习了 WebGL 和 Three.js 的一些基础知识，于是想结合最近流行的酸性设计风格，装饰一下个人主页，同时总结一些学到的知识。本文内容主要介绍，通过使用 React + three.js 技术栈，加载 3D模型、添加 3D文字、增加动画、点击交互等，配合样式设计，实现充满设计感的 酸性风格页面。
基础知识
Three.js
Three.js 是一款基于原生 WebGL封装运行在浏览器中的 3D引擎，可以用它创建各种三维场景，包括了摄影机、光影、材质等各种对象。是一款使用非常广泛的三维引擎。可以在 three.js官方中文文档 进一步深入学习。
酸性设计
酸性设计 一词翻译自 Acid Graphics，起源于 上世纪90年代 的酸浩室音乐、电子舞曲以及嬉皮士文化。在设计领域，这种酸性美学承载一种 自由的主张，怪诞的图形，大胆鲜明的配色，特殊的材料质感，搭配多种字体，组成了独特的酸性设计风格。
总之，鲜艳高饱和度 的色彩组合；黑灰色打底高饱和 荧光色 点缀画面的 五彩斑斓的黑；充满未来感、炫酷、充满科技感的液态金属、玻璃、铝箔塑料等材质；随机 的元素、图形的布局；不断 重复、裁切、组合 几何图形 等都是酸性设计风格。酸性风格在音乐专辑封面、视觉海报、书籍电影封面、网页设计中也逐渐开始流行。
实现效果
在线预览：https://tricell.fun
实现
3D模型
场景初始化
scene = new THREE.Scene();
透视相机 PerspectiveCamera 的 4个 参数分别是指：视场、长宽比、近面、远面。
camera = new THREE.PerspectiveCamera(70, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
// 设置相机位置
camera.position.set(600, 20, -200);
// 相机聚焦到屏幕中央
camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));
添加 半球光源 HemisphereLight：创建室外效果更加自然的光源
light = new THREE.HemisphereLight(0xffffff, 0x444444);
light.position.set(0, 20, 0);
scene.add(light);
light = new THREE.DirectionalLight(0xffffff);
light.position.set(0, 20, 10);
light.castShadow = true;
scene.add(light);
添加 环境光 AmbientLight：
var ambiColor = '#0C0C0C';
var ambientLight = new THREE.AmbientLight(ambiColor);
scene.add(ambientLight);
添加辅助工具（可选）
GridHelper 可用于添加网格辅助线，也可用于装饰，通过 GridHelper(size, divisions, colorCenterLine, colorGrid) 实现。
size：网格宽度，默认值为10。divisions：等分数，默认值为10。colorCenterLine：中心线颜色，默认值为0x444444。colorGrid： 网格线颜色，默认值为0x888888。
var grid = new THREE.GridHelper(1000, 100, 0x000000, 0x000000);
grid.material.opacity = 0.1;
grid.material.transparent = true;
grid.position.set(0, -240, 0);
scene.add(grid);
通过相机控件 OrbitControls 可以对三维场景进行缩放、平移、旋转操作，本质上改变的并不是场景，而是相机的参数。开发时 OrbitControls.js 需要单独引入。
controls = new THREE.OrbitControls(camera, renderer.domElement);
controls.target.set(0, 0, 0);
controls.update();
stats 是一个 Three.js 开发的辅助库，主要用于检测动画运行时的帧数。stats.js 也需要单独引入。
stats = new Stats();
container.appendChild(stats.dom);
加载模型
本文示例用到的 扔铁饼的人 雕像 3D 模型来源于 threedscans.com，可 免费 下载使用，本文末尾提供了多个免费模型下载网站，有 200多页 免费模型，大家感兴趣的话可以挑选自己夏欢的自己下载使用。当然，有建模能力的同学，也可以使用 blender、3dmax 等专业建模软件生成自己喜欢的模型。
加载 obj 或 fbx 模型
需要单独引入 FBXLoader.js 或 OBJLoader.js，.fbx 和 .obj 格式的模型加载方法是一样的。
// var loader = new THREE.FBXLoader();
var loader = new THREE.OBJLoader();
loader.load(model, function (object) {
object.traverse(function (child) {
if (child.isMesh) {
child.castShadow = true;
child.receiveShadow = true;
}
});
object.rotation.y = Math.PI / 2;
object.position.set(0, -200, 0);
object.scale.set(0.32, 0.32, 0.32);
model = object;
scene.add(object);
});
加载 gltf 模型
需要单独引入 GLTFLoader.js，加载 .gltf 格式模型方法稍有不同，需要注意的是模型的遍历对象和最终添加到场景中的是 object.scene 而不是 object。
var loader = new THREE.GLTFLoader();
loader.load(model, function (object) {
object.scene.traverse(function (child) {
if (child.isMesh) {
child.castShadow = true;
child.receiveShadow = true;
}
});
object.scene.rotation.y = Math.PI / 2;
object.scene.position.set(0, -240, 0);
object.scene.scale.set(0.33, 0.33, 0.33);
model = object.scene;
scene.add(object.scene);
});
添加网格、加载完成模型之后的效果如下图所示。
添加转盘动画
通过 requestAnimationFrame 刷新页面的方法添加转盘动画效果。window.requestAnimationFrame() 告诉浏览器希望执行一个动画，并且要求浏览器在下次重绘之前调用指定的回调函数更新动画。该方法需要传入一个回调函数作为参数，该回调函数会在浏览器下一次重绘之前执行。
function animate () {
requestAnimationFrame(animate);
// 随着页面重回不断改变场景的rotation.y来实现旋转
scene.rotation.y -= 0.015;
renderer.render(scene, camera);
}
添加点击交互
在 Three.js 场景中我们要点击某个模型获取它的信息、或者做一些其他操作，要用到 Raycaster（光线投射），原理就是在你鼠标点击的位置发射一束射线，被射线中的物体都被记录下来。基本语法是 Raycaster(origin, direction, near, far)，其中：
origin：射线的起点向量。direction：射线的方向向量。near：所有返回的结果应该比near远。值不能为负，默认值为0。far：所有返回的结果应该比far近。不能小于near，默认值为无穷大。
代码实现的基本步骤是：获取鼠标在屏幕的坐标 → 屏幕坐标转标准设备坐标 → 标准设备坐标转世界坐标 → 拿到鼠标在场景的世界坐标 → 根据世界坐标和相机生成射线投射方向单位向量 → 根据射线投射方向单位向量创建射线投射器对象。
//声明raycaster和mouse变量
var raycaster = new THREE.Raycaster();
var mouse = new THREE.Vector2();
onMouseClick = event => {
// 将鼠标点击位置的屏幕坐标转成threejs中的标准坐标，以屏幕中心为原点，值的范围为-1到1.
mouse.x = (event.clientX / window.innerWidth) * 2 - 1;
mouse.y = - (event.clientY / window.innerHeight) * 2 + 1;
// 通过鼠标点的位置和当前相机的矩阵计算出raycaster
raycaster.setFromCamera(mouse, camera);
// 获取raycaster直线和所有模型相交的数组集合
let intersects = raycaster.intersectObjects(scene.children);
if (intersects.length > 0) {
alert('HELLO WORLD')
// 可以通过遍历实现点击不同mesh触发不同交互，如：
let selectedObj = intersects[0].object;
if (selectedObj.name === 'car') {
alert('汽车')
}
}
}
window.addEventListener('click', onMouseClick, false);
添加3D文字
使用 TextGeometry(text : String, parameters : Object) 添加 3D文字，以下是可设置属性的说明：
size：字号大小，一般为大写字母的高度。height：文字的厚度。weight：值为normal或bold，表示是否加粗。font：字体，默认是helvetiker，需对应引用的字体文件。style：值为normal或italics，表示是否斜体bevelThickness：倒角厚度。bevelSize：倒角宽度。curveSegments：弧线分段数，使得文字的曲线更加光滑。bevelEnabled：布尔值，是否使用倒角，意为在边缘处斜切。
var loader = new THREE.FontLoader();
loader.load('gentilis_regular.typeface.json', function (font) {
var textGeo = new THREE.TextGeometry('HELLO WORLD', {
font: font,
size: .8,
height: .8,
curveSegments: .05,
bevelThickness: .05,
bevelSize: .05,
bevelEnabled: true
});
var textMaterial = new THREE.MeshPhongMaterial({ color: 0x03c03c });
var mesh = new THREE.Mesh(textGeo, textMaterial);
mesh.position.set(0, 3.8, 0);
scene.add(mesh);
});
优化
现在模型加载已经基本完成了，但是 3D 模型的体积一般比较大，部署之后我发现网页加载非常慢，影响用户体验，减小模型体积是十分必要的，在网上找了很久压缩工具，发现在不需要安装大型 3D建模软件 的情况下，使用 obj2gltf 可以将体积较大的 OBJ 格式模型转化为 gltf 模型，有效优化模型体积，提升网页加载速度。
安装
npm install obj2gltf --save
将obj模型复制到以下目录中
node_modules\obj2gltf\bin
执行转码指令
node obj2gltf.js -i demo.obj -o demo.gltf
如图出现类似上述内容，转码完成，对比转化前后的文件体积，本例中 kas.obj 初始文件大小为 9.7M 转化后的文件 kas.gltf 只有 4.6M，体积缩小一半，此时将转化后的模型加载到页面上，肉眼几乎看不出模型效果的变化，同时页面加载速度得到明显提升。
obj2gltf也可以作为库使用，通过node服务实时转化模型，感兴趣的同学可以通过文章末尾链接深入学习。
也可以是使用3D建模软件如blender等手动通过减少模型面数和缩小体积等途径对模型压缩优化，这种优化效果更明显。
完整代码
var model = require('@/assets/models/kas.gltf');
var container, stats, controls;
var camera, scene, renderer, light, model;
class Kas extends React.Component {
render () {
return (
<div id="kas"></div>
)
}
componentDidMount () {
this.initThree();
}
initThree () {
init();
animate();
function init () {
container = document.getElementById('kas');
scene = new THREE.Scene();
scene.fog = new THREE.Fog(0xa0a0a0, 200, 1000);
// 透视相机：视场、长宽比、近面、远面
camera = new THREE.PerspectiveCamera(70, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
camera.position.set(600, 20, -200);
camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));
// 半球光源：创建室外效果更加自然的光源
light = new THREE.HemisphereLight(0xffffff, 0x444444);
light.position.set(0, 20, 0);
scene.add(light);
light = new THREE.DirectionalLight(0xffffff);
light.position.set(0, 20, 10);
light.castShadow = true;
scene.add(light);
// 环境光
var ambiColor = '#0C0C0C';
var ambientLight = new THREE.AmbientLight(ambiColor);
scene.add(ambientLight);
// 网格
var grid = new THREE.GridHelper(1000, 100, 0x000000, 0x000000);
grid.material.opacity = 0.1;
grid.material.transparent = true;
grid.position.set(0, -240, 0);
scene.add(grid);
// 加载gltf模型
var loader = new THREE.GLTFLoader();
loader.load(model, function (object) {
object.scene.traverse(function (child) {
if (child.isMesh) {
child.castShadow = true;
child.receiveShadow = true;
}
});
object.scene.rotation.y = Math.PI / 2;
object.scene.position.set(0, -240, 0);
object.scene.scale.set(0.33, 0.33, 0.33);
model = object.scene;
scene.add(object.scene);
});
renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true, alpha: true });
renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
renderer.setClearAlpha(0);
renderer.shadowMap.enabled = true;
container.appendChild(renderer.domElement);
window.addEventListener('resize', () => {
camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
camera.updateProjectionMatrix();
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
}, false);
stats = new Stats();
container.appendChild(stats.dom);
}
function animate () {
var clock = new THREE.Clock()
requestAnimationFrame(animate);
var delta = clock.getDelta();
scene.rotation.y -= 0.015;
renderer.render(scene, camera);
stats.update();
}
// 增加点击事件
//声明raycaster和mouse变量
var raycaster = new THREE.Raycaster();
var mouse = new THREE.Vector2();
function onMouseClick(event) {
// 通过鼠标点击位置计算出raycaster所需要点的位置，以屏幕中心为原点，值的范围为-1到1.
mouse.x = (event.clientX / window.innerWidth) * 2 - 1;
mouse.y = - (event.clientY / window.innerHeight) * 2 + 1;
// 通过鼠标点的位置和当前相机的矩阵计算出raycaster
raycaster.setFromCamera(mouse, camera);
// 获取raycaster直线和所有模型相交的数组集合
var intersects = raycaster.intersectObjects(scene.children);
if (intersects.length > 0) {
alert('HELLO WORLD')
}
}
window.addEventListener('click', onMouseClick, false);
}
}
其他设计元素
本文主要介绍 3D元素 的加载，由于文章篇幅以及时间有限（博主太懒）其他元素的实现不做详细讲解（可能后续有时间会总结整理 maybe）感兴趣的同学可以扩展阅读以下其他大神优秀的文章。
流体背景
静态 液态背景图可以通过 SVG filter 实现，实现 动态 流体背景，可以阅读《Creating Patterns With SVG Filters》，可以使用Three.js 结合原生GLSL实现，可参考《CodePen Shader Template》示例来实现。
金属、霓虹、故障效果等酸性效果字体可以阅读我的另一篇文章《仅用CSS几步实现赛博朋克2077风格视觉效果》，也可以使用设计生成，由于时间关系，本文项目中的金属效果文字以及本文banner头图中的文字都是使用在线艺术字体生成网站生成的，感兴趣的同学可以自行尝试设计。
未来进一步优化
#todo酸性风格液态背景实现。#todo3D模型液化金属化效果。
three.js 优秀案例推荐
最后给大家推荐几个非常惊艳的 three.js 项目来一起体验和学习，无论是页面交互、视觉设计还是性能优化都做到了极致，可以从中学到很多。
- github首页：
3D地球实时显示全球热门仓库。 - kodeclubs：低面数
3D城市第三人称小游戏。 - 球鞋展示：
720度球鞋动态展示。 - 沙雕dance：沙雕动物舞者。
- Zenly软件：Zenly App中文主页。
参考资料
- three.js: https://threejs.org
- obj2gltf: https://github.com/CesiumGS/obj2gltf
- 200多页免费3d模型 https://www.turbosquid.com
- 免费3D雕像: https://threedscans.com
- 免费3D模型：https://free3d.com
- 艺术字体在线生成：https://cooltext.com
- 什么是酸性设计：https://www.shejipi.com/361258.html
作者：dragonir 本文地址：https://www.cnblogs.com/dragonir/p/15350537.html
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