threejs绘制风羽

分手后的思念是犯贱 2023-10-11 17:12 25阅读 0赞

#### threejs绘制风羽 ####

*  1. 引言
 *  2. 什么是风羽
 *  3. threejs绘制
 *   *  3.1 threejs渲染流程概述
     *  3.2 构建矩形
     *  3.3 绘制风羽
     *   *  3.3.1 实现思路
         *  3.3.2 实现效果
         *  3.3.3 实现代码

## 1. 引言 ##

最近项目要求绘制风羽，于是开始查阅资料，了解风羽的概念以及如何进行绘制。

## 2. 什么是风羽 ##

在气象学中，风羽是用于表示风向和风速的符号图标。它们被用于气象地图、天气预报以及其他气象图表中，以传达风的特征和方向。  
风羽通常由一个圆圈或一个小箭头表示，箭头的方向表示风的方向，箭头的长度或羽毛的数量表示风的速度。以下是一些常见的风羽符号：

*  单一风羽符号：它由一个圆圈表示风的方向，没有羽毛或箭头来表示风速。这种符号通常用于表示静风或风速较低的情况。
 *  简单的羽毛符号：它由一个箭头或一到三个羽毛表示风的方向和风速。箭头的方向表示风向，而羽毛的数量或箭头的长度表示风速的强度。
 *  风旗符号：它由一个竖直的杆和在其顶部的几个水平羽毛组成。杆表示风向，而羽毛的数量或长度表示风速的强度。

这些风羽符号通常在气象图上使用，例如等压线图、天气预报图和风场图。它们帮助气象学家和一般大众理解和解释风的方向和强度，以便更好地理解天气状况和气象变化。

![在这里插入图片描述][5d2a40e4dc8840619b0da9fc6528c494.png]

## 3. threejs绘制 ##

### 3.1 threejs渲染流程概述 ###

由于最近刚好在学习threejs，于是就开始研究如何利用threejs来进行风羽的绘制。  
threejs创建3D场景的主要流程如下所示：  
![在这里插入图片描述][a827c7f5e1924edb970579f919bdb84d.png]  
主要就是通过创建场景，相机和渲染器来进行3D的渲染。

//创建场景
    const scene = new THREE.Scene();
    //创建透视相机
    const camera = new THREE.PerspectiveCamera( 75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000 );
    //创建渲染器
    const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
    renderer.setSize( window.innerWidth, window.innerHeight );
    //将renderer（渲染器）的dom元素（renderer.domElement）添加到HTML文档中(这就是渲染器用来显示场景给我们看的<canvas>元素)
    document.body.appendChild( renderer.domElement );

同时支持几何体Geometry和材质Material的自定义，在threejs中可以通过网格模型Mesh表示一个虚拟的物体，通过.add()方法，把网格模型mesh添加到三维场景scene中。

const geometry = new THREE.BoxGeometry( 1, 1, 1 );
    const material = new THREE.MeshBasicMaterial( {
         color: 0xffff00 } );
    const mesh = new THREE.Mesh( geometry, material );//网格模型对象Mesh，两个参数分别为几何体geometry、材质material
    scene.add( mesh );

### 3.2 构建矩形 ###

*  风羽其实就是由矩形的风杆和矩形或三角形的羽毛组成。

网格模型Mesh其实就一个一个三角形(面)拼接构成。使用网格模型Mesh渲染几何体geometry，就是几何体所有顶点坐标三个为一组，构成一个三角形，多组顶点构成多个三角形，就可以用来模拟表示物体的表面。  
**网格模型三角形：正反面**

*  正面：逆时针
 *  反面：顺时针

如果三个顶点的顺序是逆时针方向，该面视为正面，如果三个顶点的顺序是顺时针方向，该面视为反面。  
Three.js的材质默认正面可见，反面不可见。

*  定义矩形几何体顶点坐标

threejs的长方体BoxGeometry、球体SphereGeometry等几何体都是基于**BufferGeometry** 类构建的，BufferGeometry是一个没有任何形状的空几何体，可以通过BufferGeometry自定义任何几何形状。  
可以通过自定义**几何体BufferGeometry**的顶点坐标来构建一个矩形平面几何体。  
一个矩形平面，可以至少通过两个三角形拼接而成。而且两个三角形有两个顶点的坐标是重合的。  
注意三角形的正反面问题：保证矩形平面两个三角形的正面是一样的，也就是从一个方向观察，两个三角形都是逆时针或顺时针。  
![在这里插入图片描述][a9152ad6e72c43fd9169e956a4ea5726.png]

const vertices = new Float32Array([
        0, 0, 0, //顶点1坐标
        80, 0, 0, //顶点2坐标
        80, 80, 0, //顶点3坐标
    
        0, 0, 0, //顶点4坐标   和顶点1位置相同
        80, 80, 0, //顶点5坐标  和顶点3位置相同
        0, 80, 0, //顶点6坐标
    ]);

### 3.3 绘制风羽 ###

现在，就可以来进行风羽的绘制了。

#### 3.3.1 实现思路 ####

**1.创建缓冲类型几何体BufferGeometry**

//创建一个空的几何体对象
    const geometry = new THREE.BufferGeometry();

**2.BufferAttribute定义几何体顶点数据**  
通过javascript类型化数组Float32Array创建一组xyz坐标数据用来表示几何体的顶点坐标。

//类型化数组创建顶点数据
    const vertices = new Float32Array([
        0, 0, 0, //顶点1坐标
        50, 0, 0, //顶点2坐标
        0, 100, 0, //顶点3坐标
        0, 0, 10, //顶点4坐标
        0, 0, 100, //顶点5坐标
        50, 0, 10, //顶点6坐标
    ]);

通过threejs的属性缓冲区对象BufferAttribute (opens new window)表示threejs几何体顶点数据。

// 创建属性缓冲区对象
    //3个为一组，表示一个顶点的xyz坐标
    const attribue = new THREE.BufferAttribute(vertices, 3);

**3.设置几何体顶点.attributes.position**

// 设置几何体attributes属性的位置属性
    geometry.attributes.position = attribue;

**4.创建辅助坐标轴**  
可以在threejs代码中创建一个三维辅助坐标系THREE.AxesHelper，用于辅助观察三维场景。

//辅助观察的坐标系
    const axesHelper = new THREE.AxesHelper(100);
    scene.add(axesHelper);

Three.js默认坐标系一个默认y轴向上的**右手坐标系**，x轴水平向右，z轴垂直Canvas画布向外。Threejs坐标系X、Y、Z轴分别对应的颜色是R、G、B，也就是红、绿、蓝。  
![在这里插入图片描述][b53fc25853db4df6b7a69b3bdaccd0f2.png]

#### 3.3.2 实现效果 ####

![在这里插入图片描述][325706f5751a43f28aea39e812557d6d.png]

#### 3.3.3 实现代码 ####

<!DOCTYPE html>
    <html lang="en">
    
    <head>
      <meta charset="UTF-8">
      <title>three绘制风羽</title>
      <script src="js/three.js"></script>
    </head>
    
    <body>
      <script>
        /**
         * 创建场景对象Scene
         */
        var scene = new THREE.Scene();
        /**
         * 创建网格模型
         */
        var geometry = new THREE.BufferGeometry(); 
        //类型数组创建顶点位置position数据,三个顶点的顺序是逆时针方向，该面视为正面,Three.js的材质默认正面可见
        var vertices = new Float32Array([
          0, 0, 0, //顶点1坐标
          20, 0, 0, //顶点2坐标
          20, 100, 0, //顶点3坐标
    
          0, 0, 0, //顶点4坐标   和顶点1位置相同
          20, 100, 0, //顶点5坐标  和顶点3位置相同
          0, 100, 0, //顶点6坐标
    
          20, 100, 0, //顶点7坐标   
          20, 80, 0, //顶点8坐标
          60, 80, 0, //顶点9坐标
    
          20, 100, 0, //顶点10坐标   和顶点7位置相同
          60, 80, 0, //顶点11坐标  和顶点9位置相同
          60, 100, 0, //顶点12坐标
    
          20, 60, 0, //顶点13坐标   
          20, 40, 0, //顶点14坐标
          50, 40, 0, //顶点15坐标
    
          20, 60, 0, //顶点16坐标   和顶点13位置相同
          50, 40, 0, //顶点17坐标  和顶点15位置相同
          50, 60, 0, //顶点18坐标
        ]);
        // 创建属性缓冲区对象
        var attribue = new THREE.BufferAttribute(vertices, 3); //3个为一组
        // 设置几何体attributes属性的位置position属性
        geometry.attributes.position = attribue
    
        var material = new THREE.MeshBasicMaterial({
          
          color: 0x0000ff
        }); //材质对象Material
        var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material); //网格模型对象Mesh
        scene.add(mesh); //网格模型添加到场景中
    
        // 辅助坐标系  参数250表示坐标系大小，可以根据场景大小去设置
        var axisHelper = new THREE.AxisHelper(250);
        scene.add(axisHelper);
    
        /**
         * 光源设置
         */
        //点光源
        var point = new THREE.PointLight(0xffffff);
        point.position.set(400, 200, 300); //点光源位置
        scene.add(point); //点光源添加到场景中
        //环境光
        var ambient = new THREE.AmbientLight(0x444444);
        scene.add(ambient);
        /**
         * 相机设置
         */
        var width = window.innerWidth; //窗口宽度
        var height = window.innerHeight; //窗口高度
        var k = width / height; //窗口宽高比
        var s = 200; //三维场景显示范围控制系数，系数越大，显示的范围越大
        //创建相机对象
        var camera = new THREE.OrthographicCamera(-s * k, s * k, s, -s, 1, 1000);
        camera.position.set(200, 300, 200); //设置相机位置
        camera.lookAt(scene.position); //设置相机方向(指向的场景对象)
        /**
         * 创建渲染器对象
         */
        var renderer = new THREE.WebGLRenderer();
        renderer.setSize(width, height);//设置渲染区域尺寸
        renderer.setClearColor(0xb9d3ff, 1); //设置背景颜色
        document.body.appendChild(renderer.domElement); //body元素中插入canvas对象
        //执行渲染操作   指定场景、相机作为参数
        renderer.render(scene, camera);
      </script>
    </body>
    </html>

[5d2a40e4dc8840619b0da9fc6528c494.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/5d2a40e4dc8840619b0da9fc6528c494.png
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[b53fc25853db4df6b7a69b3bdaccd0f2.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/b53fc25853db4df6b7a69b3bdaccd0f2.png
[325706f5751a43f28aea39e812557d6d.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/325706f5751a43f28aea39e812557d6d.png