使用three.js實現(xiàn)炫酷的酸性風(fēng)格3D頁面效果

更新時間：2021年10月21日 16:30:20 作者：Dragonir

本文內(nèi)容主要介紹，通過使用React+three.js技術(shù)棧，加載3D模型、添加3D文字、增加動畫、點擊交互等，配合樣式設(shè)計，實現(xiàn)充滿設(shè)計感的酸性風(fēng)格頁面

本文內(nèi)容主要介紹，通過使用React+three.js技術(shù)棧，加載3D模型、添加3D文字、增加動畫、點擊交互等，配合樣式設(shè)計，實現(xiàn)充滿設(shè)計感的 🤢`酸性風(fēng)格頁面。

背景

近期學(xué)習(xí)了 WebGL 和 Three.js 的一些基礎(chǔ)知識，于是想結(jié)合最近流行的酸性設(shè)計風(fēng)格，裝飾一下個人主頁，同時總結(jié)一些學(xué)到的知識。本文內(nèi)容主要介紹，通過使用 React + three.js 技術(shù)棧，加載 3D模型、添加 3D文字、增加動畫、點擊交互等，配合樣式設(shè)計，實現(xiàn)充滿設(shè)計感的 🤢 酸性風(fēng)格頁面。

基礎(chǔ)知識

Three.js

Three.js 是一款基于原生 WebGL封裝運行在瀏覽器中的 3D引擎，可以用它創(chuàng)建各種三維場景，包括了攝影機、光影、材質(zhì)等各種對象。是一款使用非常廣泛的三維引擎?？梢栽?three.js官方中文文檔進一步深入學(xué)習(xí)。

酸性設(shè)計

酸性設(shè)計 一詞翻譯自 Acid Graphics，起源于 上世紀90年代 的酸浩室音樂、電子舞曲以及嬉皮士文化。在設(shè)計領(lǐng)域，這種酸性美學(xué)承載一種 自由的主張，怪誕的圖形，大膽鮮明的配色，特殊的材料質(zhì)感，搭配多種字體，組成了獨特的酸性設(shè)計風(fēng)格。

總之，鮮艷高飽和度 的色彩組合；黑灰色打底高飽和 熒光色 點綴畫面的 五彩斑斕的黑；充滿未來感、炫酷、充滿科技感的液態(tài)金屬、玻璃、鋁箔塑料等材質(zhì)；隨機 的元素、圖形的布局；不斷 重復(fù)、裁切、組合 幾何圖形 等都是酸性設(shè)計風(fēng)格。酸性風(fēng)格在音樂專輯封面、視覺海報、書籍電影封面、網(wǎng)頁設(shè)計中也逐漸開始流行。

實現(xiàn)效果

在線預(yù)覽：https://tricell.fun

實現(xiàn)

3D模型

場景初始化

🌏 創(chuàng)建場景

scene = new THREE.Scene();

📷 初始化相機

透視相機 PerspectiveCamera 的 4個 參數(shù)分別是指：視場、長寬比、近面、遠面。

camera = new THREE.PerspectiveCamera(70, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
// 設(shè)置相機位置
camera.position.set(600, 20, -200);
// 相機聚焦到屏幕中央
camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));

💡 初始化光源

添加 半球光源 HemisphereLight：創(chuàng)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 環(huán)境光 AmbientLight：

var ambiColor = '#0C0C0C';
var ambientLight = new THREE.AmbientLight(ambiColor);
scene.add(ambientLight);

添加輔助工具（可選）

📦 添加輔助網(wǎng)格

GridHelper 可用于添加網(wǎng)格輔助線，也可用于裝飾，通過 GridHelper(size, divisions, colorCenterLine, colorGrid) 實現(xiàn)。

size：網(wǎng)格寬度，默認值為 10。divisions：等分數(shù)，默認值為 10。
colorCenterLine：中心線顏色，默認值為 0x444444。
colorGrid：網(wǎng)格線顏色，默認值為 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);

📦 添加相機控件

通過相機控件 OrbitControls 可以對三維場景進行縮放、平移、旋轉(zhuǎn)操作，本質(zhì)上改變的并不是場景，而是相機的參數(shù)。開發(fā)時 OrbitControls.js 需要單獨引入。

controls = new THREE.OrbitControls(camera, renderer.domElement);
controls.target.set(0, 0, 0);
controls.update();

📦 添加性能查看插件

stats 是一個 Three.js 開發(fā)的輔助庫，主要用于檢測動畫運行時的幀數(shù)。stats.js 也需要單獨引入。

stats = new Stats();
container.appendChild(stats.dom);

加載模型

本文示例用到的 扔鐵餅的人 雕像 3D 模型來源于 threedscans.com，可 免費😄 下載使用，本文末尾提供了多個免費模型下載網(wǎng)站，有 200多頁 免費模型，大家感興趣的話可以挑選自己喜歡的模型下載使用。當然，有建模能力的同學(xué)，也可以使用 blender、3dmax 等專業(yè)建模軟件生成自己喜歡的模型。

加載 obj 或 fbx 模型

需要單獨引入 FBXLoader.js 或 OBJLoader.js，.fbx 和 .obj 格式的模型加載方法是一樣的。

// 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);
});

加載 gltf 模型

需要單獨引入 GLTFLoader.js，加載 .gltf 格式模型方法稍有不同，需要注意的是模型的遍歷對象和最終添加到場景中的是 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);
});

添加網(wǎng)格、加載完成模型之后的效果如下圖所示。

添加轉(zhuǎn)盤動畫

通過 requestAnimationFrame 刷新頁面的方法添加轉(zhuǎn)盤動畫效果。window.requestAnimationFrame() 告訴瀏覽器希望執(zhí)行一個動畫，并且要求瀏覽器在下次重繪之前調(diào)用指定的回調(diào)函數(shù)更新動畫。該方法需要傳入一個回調(diào)函數(shù)作為參數(shù)，該回調(diào)函數(shù)會在瀏覽器下一次重繪之前執(zhí)行。

function animate () {
  requestAnimationFrame(animate);
  // 隨著頁面重繪不斷改變場景的rotation.y來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)
  scene.rotation.y -= 0.015;
  renderer.render(scene, camera);
}

添加點擊交互

在 Three.js 場景中我們要點擊某個模型獲取它的信息、或者做一些其他操作，要用到 Raycaster（光線投射），原理就是在你鼠標點擊的位置發(fā)射一束射線，被射線中的物體都被記錄下來。基本語法是 Raycaster(origin, direction, near, far)，其中：

origin：射線的起點向量。
direction：射線的方向向量。
near：所有返回的結(jié)果應(yīng)該比 near 遠。值不能為負，默認值為 0。
far：所有返回的結(jié)果應(yīng)該比 far 近。不能小于 near，默認值為 無窮大。

代碼實現(xiàn)的基本步驟是：獲取鼠標在屏幕的坐標 → 屏幕坐標轉(zhuǎn)標準設(shè)備坐標 → 標準設(shè)備坐標轉(zhuǎn)世界坐標 → 拿到鼠標在場景的世界坐標 → 根據(jù)世界坐標和相機生成射線投射方向單位向量 → 根據(jù)射線投射方向單位向量創(chuàng)建射線投射器對象。

//聲明raycaster和mouse變量
var raycaster = new THREE.Raycaster();
var mouse = new THREE.Vector2();
onMouseClick = event => {
  // 將鼠標點擊位置的屏幕坐標轉(zhuǎn)成threejs中的標準坐標，以屏幕中心為原點，值的范圍為-1到1.
  mouse.x = (event.clientX / window.innerWidth) * 2 - 1;
  mouse.y = - (event.clientY / window.innerHeight) * 2 + 1;
  // 通過鼠標點的位置和當前相機的矩陣計算出raycaster
  raycaster.setFromCamera(mouse, camera);
  // 獲取raycaster直線和所有模型相交的數(shù)組集合
  let intersects = raycaster.intersectObjects(scene.children);
  if (intersects.length > 0) {
    alert('HELLO WORLD')
    // 可以通過遍歷實現(xiàn)點擊不同mesh觸發(fā)不同交互，如：
    let selectedObj = intersects[0].object;
    if (selectedObj.name === 'car') {
      alert('汽車🚗')
    }
  }
}
window.addEventListener('click', onMouseClick, false);

添加3D文字

使用 TextGeometry(text : String, parameters : Object) 添加 3D文字，以下是可設(shè)置屬性的說明：

size：字號大小，一般為大寫字母的高度。
height：文字的厚度。weight：值為 normal 或 bold，表示是否加粗。
font：字體，默認是 helvetiker，需對應(yīng)引用的字體文件。
style：值為 normal 或 italics，表示是否斜體
bevelThickness：倒角厚度。
bevelSize：倒角寬度。
curveSegments：弧線分段數(shù)，使得文字的曲線更加光滑。
bevelEnabled：布爾值，是否使用倒角，意為在邊緣處斜切。

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);
});

優(yōu)化

現(xiàn)在模型加載已經(jīng)基本完成了，但是 3D 模型的體積一般比較大，部署之后我發(fā)現(xiàn)網(wǎng)頁加載非常慢，影響用戶體驗，減小模型體積是十分必要的，在網(wǎng)上找了很久壓縮工具，發(fā)現(xiàn)在不需要安裝大型 3D建模軟件 的情況下，使用 obj2gltf 可以將體積較大的 OBJ 格式模型轉(zhuǎn)化為 gltf 模型，有效優(yōu)化模型體積，提升網(wǎng)頁加載速度。

安裝

npm install obj2gltf --save

將obj模型復(fù)制到以下目錄中

node_modules\obj2gltf\bin

執(zhí)行轉(zhuǎn)碼指令

node obj2gltf.js -i demo.obj -o demo.gltf

如圖出現(xiàn)類似上述內(nèi)容，轉(zhuǎn)碼完成，對比轉(zhuǎn)化前后的文件體積，本例中 kas.obj 初始文件大小為 9.7M 轉(zhuǎn)化后的文件 kas.gltf 只有 4.6M，體積縮小一半，此時將轉(zhuǎn)化后的模型加載到頁面上，肉眼幾乎看不出模型效果的變化，同時頁面加載速度得到明顯提升。

obj2gltf 也可以作為庫使用，通過 node服務(wù) 實時轉(zhuǎn)化模型，感興趣的同學(xué)可以通過文章末尾鏈接深入學(xué)習(xí)。
也可以是使用 3D 建模軟件如 blender 等手動通過減少模型 面數(shù) 和 縮小體積 等途徑對模型壓縮優(yōu)化，這種優(yōu)化效果更明顯。

完整代碼

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);
      // 透視相機：視場、長寬比、近面、遠面
      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：創(chuàng)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);
      // 環(huán)境光
      var ambiColor = '#0C0C0C';
      var ambientLight = new THREE.AmbientLight(ambiColor);
      scene.add(ambientLight);
      // 網(wǎng)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);
      // 加載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();
    }
    // 增加點擊事件
    //聲明raycaster和mouse變量
    var raycaster = new THREE.Raycaster();
    var mouse = new THREE.Vector2();
    function onMouseClick(event) {
      // 通過鼠標點擊位置計算出raycaster所需要點的位置，以屏幕中心為原點，值的范圍為-1到1.
      mouse.x = (event.clientX / window.innerWidth) * 2 - 1;
      mouse.y = - (event.clientY / window.innerHeight) * 2 + 1;
      // 通過鼠標點的位置和當前相機的矩陣計算出raycaster
      raycaster.setFromCamera(mouse, camera);
      // 獲取raycaster直線和所有模型相交的數(shù)組集合
      var intersects = raycaster.intersectObjects(scene.children);
      if (intersects.length > 0) {
        alert('HELLO WORLD')
      }
    }
    window.addEventListener('click', onMouseClick, false);
  }
}

其他設(shè)計元素

本文主要介紹 3D元素 的加載，由于文章篇幅以及時間有限（博主太懶😂）其他元素的實現(xiàn)不做詳細講解（可能后續(xù)有時間會總結(jié)整理 maybe）感興趣的同學(xué)可以擴展閱讀以下其他大神優(yōu)秀的文章。

流體背景

靜態(tài) 液態(tài)背景圖可以通過 SVG filter 實現(xiàn)，可以閱讀《Creating Patterns With SVG Filters》，實現(xiàn) 動態(tài) 流體背景，可以使用Three.js 結(jié)合原生GLSL實現(xiàn)，可參考《CodePen Shader Template》示例來實現(xiàn)。

金屬、霓虹、故障效果等酸性效果字體可以閱讀我的另一篇文章《僅用CSS幾步實現(xiàn)賽博朋克2077風(fēng)格視覺效果》，也可以使用設(shè)計生成，由于時間關(guān)系，本文項目中的金屬效果文字以及本文banner頭圖中的文字都是使用在線藝術(shù)字體生成網(wǎng)站生成的，感興趣的同學(xué)可以自行嘗試設(shè)計。

未來進一步優(yōu)化