Three.js--》探秘虚拟现实VR展厅的视觉盛宴

今天简单实现一个three.js的小Demo，加强自己对three知识的掌握与学习，只有在项目中才能灵活将所学知识运用起来，话不多说直接开始。

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目录

项目搭建

初始化three代码

camera-controls控制器使用

添加画框

画框处理事件

添加机器人模型

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项目搭建

本案例还是借助框架书写three项目，借用vite构建工具搭建vue项目，vite这个构建工具如果有不了解的朋友，可以参考我之前对其讲解的文章：vite脚手架的搭建与使用。搭建完成之后，用编辑器打开该项目，在终端执行 npm i 安装一下依赖即可。接下来对项目进行一些初始化操作：

在项目中我们都会用到一些标签，但是这些标签可能本身自带一些默认样式，这些默认样式可能会影响我们的排版布局，如果每次引用就去清除一遍默认样式有点太过繁琐，因此这里需要我们清除一下默认样式。执行如下命令安装第三方包： 

npm install reset.css --save

因为我搭建的是vue3项目，为了便于代码的可读性，所以我将three.js代码单独抽离放在一个组件当中，在App根组件中进入引入该组件。具体如下：

<template>
    <div class="container">
        <Show></Show>
    </div>
</template>

<script setup>
import Show from "./pages/index.vue"

</script>

<style lang="scss">
.container {
    width: 100%;
    height: 100%;
}
</style>

初始化three代码

本次项目使用three.js代码必须要基于下面的基础代码才能实现：

导入three库：

import * as THREE from 'three'

初始化场景：

const scene = new THREE.Scene()

初始化相机：

const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000)
camera.position.set(5, 1, 0)
camera.lookAt(0, 0, 0)
scene.add(camera)

初始化渲染器：

const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true })
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight) // 设置渲染器大小
renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio) // 设置像素比

监听屏幕大小的改变，修改渲染器的宽高和相机的比例：

window.addEventListener("resize",()=>{ 
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight)
  camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight
  camera.updateProjectionMatrix()
})

导入轨道控制器：

const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement)
controls.enableDamping = true // 设置控制阻尼

设置渲染函数： 

const render = () =>{ 
  controls.update()
  renderer.render(scene,camera)
  requestAnimationFrame(render)
}

页面加载调用：

<template>
    <div class="exhibition" ref="exhibition"></div>
</template>

<script setup>
import { ref, onMounted } from 'vue'

// 获取dom实例
let exhibition = ref(null)

onMounted(() => {
    exhibition.value.appendChild(renderer.domElement)
    render()
})
</script>

ok，写完基础代码之后，接下来开始具体的Demo实操。 

camera-controls控制器使用

因为本次项目vr展厅需要我们去进行视角的移动，采用three本身的控制器是无法满足我们的需求的，所以这里我们需要换一个新的控制器去进行视角的移动和切换，首先我们先加载好我们的场景，借助three库自带的GLTFLoader函数来加载场景，GLTFLoader函数是一个用于加载和解析 glTF(GL Transmission Format)文件的 JavaScript 库，其可以让开发人员在Web应用程序中轻松地加载和显示 glTF 格式的3D模型和场景。它提供了一种简单而有效的方式来将 glTF 文件加载到WebGL渲染器中，使开发人员能够通过JavaScript代码轻松地操作和展示3D内容。

接下来我们直接引入该库，然后加载场景，并给场景中添加环境光源：

// 加载GLTF模型
import { GLTFLoader } from 'three/examples/jsm/loaders/GLTFLoader';

// 加载模型
let gltfLoader = new GLTFLoader();
gltfLoader.load("/public/assets/room1/msg.gltf", (gltf) => {
    scene.add(gltf.scene)
})

// 添加环境光源
const ambientLight = new THREE.AmbientLight(0xffffff, 1) // 环境光
scene.add(ambientLight)

添加完成之后，我们运行我们的项目，可以看到如下场景，说明我们的场景已经加载完成：

接下来我们开始安装新的控制器，终端执行如下命令安装新的控制器，详情查看：官网

npm i camera-controls

我们在官网的案例中，随便打开一个demo，可以看到该控制器的效果还是不错的，如下：

接下来我们通过three.js 中的 Raycaster（射线投射器）：一个用于在3D场景中进行射线投射和检测碰撞的工具。允许开发人员在三维空间中进行准确的拾取操作，即确定射线与场景中的对象是否相交，并获取与射线相交的对象的相关信息。来获取场景当中的模型信息，代码如下：

// 获取容器div点击事件
const handleClick = (e) => {
  // 获取鼠标位置
  mouse.x = (e.offsetX / window.innerWidth) * 2 - 1 
  mouse.y = -(e.offsetY / window.innerHeight) * 2 + 1 
  // 计算射线坐标
  raycaster.setFromCamera(mouse, camera)
  // 计算物体和射线的焦点
  const intersects = raycaster.intersectObjects(scene.children)
  // 判断是否有焦点
  if (intersects.length > 0) {
    console.log(intersects[0].object.name)
  }
}

呈现的效果如下所示：

点击事件肯定只适用展厅中的内容，为了防止点击其他模型触发点击事件，我们需要给计算物体和射线的焦点处设置展厅场景内容，具体修改如下：

接下来我们开始引入camera-controls库中的内容：

import * as THREE from 'three'
import CameraControls from 'camera-controls';
CameraControls.install( { THREE: THREE } );

在html中，这里我给了场景容器的div设置了点击事件，鼠标按下和抬起事件，三种事件，点击事件很容易理解，鼠标的按下和抬起事件合并起来就是鼠标的拖动事件：

<template>
    <div 
      class="exhibition" 
      ref="exhibition" 
      @click="handleClick"
      @mousedown="handleMouseDown" 
      @mouseup="handleMouseUp"
    >
    </div>
</template>

接下来就是对这三个事件进行处理了，判断用户是执行了点击事件还是拖动事件：

let isDragging = false // 判断是否拖动
// 获取容器div点击事件
const handleClick = (e) => {
  // 如果发生了拖动，则不执行点击事件
  if (isDragging) return
  // 获取鼠标位置
  mouse.x = (e.offsetX / window.innerWidth) * 2 - 1 
  mouse.y = -(e.offsetY / window.innerHeight) * 2 + 1 
  // 计算射线坐标
  raycaster.setFromCamera(mouse, camera)
  // 计算物体和射线的焦点
  const intersects = raycaster.intersectObjects(eventMeshs)
  // 判断是否有焦点
  const mesh = intersects[0]
  if (mesh) {
    const v3 = mesh.point // 获取焦点位置
    if (mesh.object.name === 'meishu01') {
      cameraControls.moveTo(v3.x, 1, v3.z, true)
    }
  }
}

let startXY
// 获取容器div鼠标按下事件
const handleMouseDown = (e) => {
  // 获取鼠标位置
  startXY = [e.offsetX, e.offsetY]
}

// 获取容器div鼠标抬起事件
const handleMouseUp = (e) => {
  // 获取鼠标位置
  const [ endX, endY ] = startXY
  if (Math.abs(e.offsetX - endX) > 3 || Math.abs(endY - e.offsetY) > 3) {
  // 标记发生了拖动
    isDragging = true
  } else {
    // 标记未发生拖动
    isDragging = false
  }
}

最终呈现的效果如下：

添加画框

接下来开始编写相应的函数给展厅场景中添加对应的图片了，如下：

// 添加画框
const loadItem = (items, deepth) => {
  items.forEach(async (item) => {
    // 加入到画布当中
    const { id, url, position, scale, rotation } = item
    // 绘制画框，贴图
    const texture = await new THREE.TextureLoader().loadAsync(url)
    let width, height
    let originwidth = texture.image.width // 获取图片原始宽度
    let originheight = texture.image.height // 获取图片原始高度
    let maxSize = 10 // 最大尺寸
    if (width > maxSize) {
      width = maxSize
      height = (maxSize / originwidth) * originheight
    } else {
      height = maxSize
      width = (maxSize / originheight) * originwidth
    }
    
    const geometry = new THREE.BoxGeometry(width, height, deepth) // 创建画框
    const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0xffffff }) // 创建贴图
    const imgMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({ 
      color: 0xffffff,
      map: texture
    })
    const mesh = new THREE.Mesh(geometry, [ material, material, material, material, material, imgMaterial ]) // 创建画框
    scene.add(mesh)
  })
}

执行如下函数，给图片添加对应的信息，函数如下：

loadItem([
  { 
    url: "/public/assets/pictures2/1.jpg",
    name: "名称",
    desc: "信息描述",
    scale: { x: 0.1, y: 0.1, z: 0.1 },
    position: { x: 24.23375412142995, y: 2.3, z: 10.729648829537796 },
    view: { x: 24.011, y: 2.1, z: 4.379 },
    id: "1",
    rotation: { x: 0, y: 0, z: 0 },
    type: "picture",
  }
], 0.1)

最终呈现的效果如下，总体来说还是不错的，现在的问题就是将图片铁道场景的墙壁上：

如何把画框贴到墙壁上，换句话说如何知道画框与墙壁之间的具体位置呢？这里我们需要借助three给我们提供的TransformControls库，使用TransformControls可以为用户提供更直观、友好的界面，使他们能够轻松地在 3D 场景中进行对象的编辑和操作，代码如下：

import { TransformControls } from 'three/examples/jsm/controls/TransformControls';

// 实例化TransformControls
const transformControls = new TransformControls(camera, renderer.domElement)
transformControls.setSpace('local') // 设置空间
transformControls.addEventListener('mousedownn', () => {
  controls.enabled = false
})
transformControls.addEventListener('mouseup', () => {
  controls.enabled = true
})
transformControls.addEventListener('objectChange', () => {
  const { position, scale, rotation } = transformControls.object
  console.log(JSON.stringify({ position, scale, rotation: { x: rotation.x, y: rotation.y, z: rotation.z } }))
})
scene.add(transformControls)

我们通过 TransformControls控制器移动画框到墙壁上，并通过监听事件拿到对应的位置数据：

将数据复制到外部存放图片相关信息资源的js文件当中：

export const items = [
    {
        id: 1,
        url: "./assets/pictures/01.jpg",
        position: { x: 54.44612606517201, y: 3.679549096713978, z: 50.93531019361985 }, 
        scale: { x: 1, y: 1, z: 1 }, 
        rotation: { x: 0, y: 0, z: 0 },
    },
    {
        id: 1,
        url: "./assets/pictures/02.jpg",
        position: { x: 42.53326413580169, y: 3.679549096713978, z: 50.93531019361985 }, 
        scale: { x: 1, y: 1, z: 1 }, 
        rotation: { x: 0, y: 0, z: 0 },
    },
    {
        id: 1,
        url: "./assets/pictures/03.jpg",
        position: { x: 29.007956809298168, y: 3.679549096713978, z: 50.93531019361985 }, 
        scale: { x: 1, y: 1, z: 1 }, 
        rotation: { x: 0, y: 0, z: 0 },
    },
];

通过手动的修改，将图片全部铁道墙壁上，最终达到的效果如下，还是很完美的：

画框处理事件

在上文讲述贴好图片之后，接下来我们需要给图片设计一个点击事件，拿到当前点击图片的相关讯息进行进一步的处理，首先我们先思考一下，该如何设计点击事件拿到相关讯息呢？步骤如下：

在展厅中当我们点击相应的图片的时候，控制台会给出对应的信息：

ok，拿到相应的图片信息之后，接下来就是如何展示数据了，这里用到一款插件，安装命令如下：

npm i zoomtastic

当然我们也可以在npm平台找到这个对应的包，可以看看相关的使用教程：地址

我们这里就不再具体讲解该包的使用了，这里直接拿来用，上展示：

// 导入第三方库
import Zoomtastic from 'zoomtastic';
// 挂载
Zoomtastic.mount();

// 设置画框点击事件
const handleClickPicture = (item) => {
  // 展示当前的图片
  Zoomtastic.show(item.url);
}

现在当我点击对应的图片之后，得到如下结果：

添加机器人模型

接下来给场景中添加两个机器人模型并设置一下动画效果，代码如下：

// 加载机器人模型
let robotLoader = new GLTFLoader();
robotLoader.load("/public/assets/robot/robot.glb", (gltf) => {
  gltf.scene.scale.set(5, 5, 5)
  gltf.scene.position.set(0.1324808945523861, -10.232245896556929, -30.95853005109946)
  eventMeshs.push(gltf.scene)
  gltf.scene.odata = { id: "robot" }
  const mixer = new THREE.AnimationMixer(gltf.scene) // 创建动画控制器
  const ani = gltf.animations[0] // 获取动画
  mixer.clipAction(ani).setDuration(5).play() // 播放动画
  mixer.update(0) // 更新动画
  animateFuns.push(d => mixer.update(d))
  
  scene.add(gltf.scene)
})

在渲染函数的时候调用数组当中的动画数据：

let animateFuns = []
const clock = new THREE.Clock();
// 设置渲染函数
const render = () =>{ 
  const delta = clock.getDelta();
  controls.update( delta );
  renderer.render(scene,camera)
  animateFuns.forEach((fun) => {
    fun(delta)
  })
  requestAnimationFrame(render)
}

效果如下：

接下来再在场景中添加一个机器人模型：

let robotLoader1 = new GLTFLoader();
robotLoader1.load("/public/assets/robot/robot1.gltf", (gltf) => {
  gltf.scene.scale.set(5, 5, 5)
  gltf.scene.position.set(0.25734022000060963, -10.237542382614008, 30.602748751354614)
  gltf.scene.rotation.set(-3.1353226226906985, -0.014796136198272362, -3.141104770940116)
  eventMeshs.push(gltf.scene)
  gltf.scene.odata = { id: "robot1" }
  const mixer = new THREE.AnimationMixer(gltf.scene) // 创建动画控制器
  const ani = gltf.animations[0] // 获取动画
  mixer.clipAction(ani).setDuration(5).play() // 播放动画
  mixer.update(0) // 更新动画
  animateFuns.push(d => mixer.update(d))
  
  scene.add(gltf.scene)
})

最终呈现的效果如下：

ok，后面展厅添加的图片和上文讲解的原理一样，这里就不再赘述了，demo写完给个赞吧！

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