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Three.js 几个简单的动画

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Html5 JavaScript CSS3

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还记得当初学 CSS 时，有点基础后立刻就想搞点动画出来玩一下。

在了解了 [Three.js]的基础概念之后也有这个想法。

简单的动画可以提高 Three.js 初学者 的学习兴趣和信心。

本文会从初学者的角度出发讲解几个简单的动画，包括：平移、旋转、缩放、跳跃。

准备工作

在开始制作动画前，需要把基础的元素创建出来，之后所有动画案例都是基于下面的代码。

基础元素包括：

场景
摄像机
渲染器
立方体
辅助坐标轴

<script type="module">
  import * as THREE from '../js/Three/src/Three.js' // 引入 Three.js

  // 1、创建场景
  const scene = new THREE.Scene()

  // 2、创建相机（类似人的眼睛，可以看到东西）
  // 创建透视相机
  const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000)

  // 设置相机对象的位置
  // 分别传入 x y z 轴的坐标
  camera.position.set(10, 10, 10)
  camera.lookAt(scene.position)

  // 将相机添加到场景中
  scene.add(camera)

  // 添加物体
  // 创建几何体
  const cubeGeometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1)
  // 设置几何体材质
  const cubeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0xffff00})
  // 根据几何体和材质创建物体
  const cube = new THREE.Mesh(cubeGeometry, cubeMaterial)

  // 将几何体添加到场景中
  scene.add(cube)

  // 初始化渲染器
  const renderer = new THREE.WebGLRenderer()

  // 设置渲染的尺寸大小
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight)

  // 把渲染器添加到body里
  // 将 webgl 渲染的 canvas 内容添加到 body
  document.body.appendChild(renderer.domElement)

  // 使用渲染器，通过相机将场景渲染出来
  // renderer.render(scene, camera)

  // 添加坐标轴辅助器
  const axesHelper = new THREE.AxisHelper(5)

  // 将坐标轴添加到场景中
  scene.add(axesHelper)

  // 渲染
  renderer.render(scene, camera)
</script>

此时页面就会出现一个坐标轴和一个黄色的立方体，接下来就控制这个立方体运动。

动画原理

这里讲的动画主要是指物体运动的效果。

第一个想到运动有关的 API 是 setInterval ，这个 API 可以设定每隔一定时间段就执行一次。比如 setInterval(() => {}, 1000) ，就1秒执行1次里面的函数。但 setInterval 在做动画时可能会遭遇阻塞的情况。所以不能保证每次执行的时间间隔都相同。于是推荐使用 requestAnimationFrame() 。

最简单的动画就是每一帧动一下，比如平移、旋转、缩放等。

平移

平移可以理解成改变物体的位置。

在三维世界里，用 x、y、z 代表三个维度。

只要在每一帧都移动一下，不管是哪个维度都行，就可以做出一个平移动画。

比如，做一个以 x轴 方向的动画（来回移动）。

// 省略部分代码......

// 注释掉原本的渲染方法，我们需要另外写一个。
// renderer.render(scene, camera)

let step = 0 // 运动步长

function render() {
  if (cube.position.x >= 4) {
    step = -0.08
  }
  
  if (cube.position.x <= 0) {
    step = 0.08
  }

  cube.position.x += step // 修改立方体在 x轴 的位置
  
  renderer.render(scene, camera)
  requestAnimationFrame(render) // 重复执行渲染方法
}

render()

如果想做变速动画，可以使用 cos 计算新的步长。

// 省略部分代码......

// 注释掉原本的渲染方法，我们需要另外写一个。
// renderer.render(scene, camera)

let step = 0 // 运动步长

function render() {
  step += 0.1
  cube.position.x = 2 + Math.cos(step)
  
  renderer.render(scene, camera)
  requestAnimationFrame(render) // 重复执行渲染方法
}

render()

旋转

旋转也是可以根据 x、y、z 轴方向进行旋转。

修改到的属性是 rotation 。

function render() {
  cube.rotation.x += 0.01
  cube.rotation.y += 0.01
  cube.rotation.z += 0.01

  renderer.render(scene, camera)
  requestAnimationFrame(render)
}

render()

缩放

缩放也是有3个维度方向，同样也很简单，只需要修改立方体的 scale 属性。

let step = 0.05

function render() {
  cube.scale.x += step
  cube.scale.y += step
  cube.scale.z += step

  if (cube.scale.x >= 2) {
    step = -0.05
  }
  if (cube.scale.x <= 1) {
    step = 0.05
  }

  renderer.render(scene, camera)
  requestAnimationFrame(render)
}

render()

跳跃

跳跃需要改变2个维度的值。

为了让跳跃效果更加舒服，可以使用三角函数去计算步长。

let step = 0

function render() {
  step += 0.08

  cube.position.x = 4 * (Math.cos(step))

  cube.position.y = 3 * Math.abs(Math.sin(step))
  

  renderer.render(scene, camera)
  requestAnimationFrame(render)
}

render()