怎么使用Three.js实现太阳系八大行星的自转公转

这篇文章将为大家详细讲解有关怎么使用Three.js实现太阳系八大行星的自转公转，小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。

一. Three.js框架简介

Three.js是用javascript编写的WebGL第三方库，运用three.js框架写3D程序，就如同在现实生活中观察一个3D场景一样，让人置身其中。介绍three.js必须提到它的三大组件,Scene,Camera,Render。它们是整个框架的基础，有了这三个组件才能将物体渲染到网页上，实现整个场景的搭建。

场景(scene)

顾名思义，就是用来放置所有的元素。

var scene = new THREE.Scene(); //建立场景

相机(camera)

相机，我们要在哪个位置，如何去看这些元素。

相机分为多种，不展开介绍，这里我们使用的是 透视相机。

var camera = new THREE.PerspectiveCamera(60, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 10000); //设置相机为 角度60度，宽高比，最近端Z轴为1,最远端Z轴为10000

我们可以通过一张来自three.js文档中的图片来了解这些属性

渲染器(render)

当把场景中的所有内容准备好后，就可以对场景进行渲染，表示我们怎样来绘制这些元素。

渲染器也分为多种，这里使用的是WebGLRenderer;

var renderer = new THREE.WebGLRenderer();

具体步骤：建立元素->定义相机->搭建场景->将元素和相机放入场景中->渲染场景

具体代码我们会在后面介绍，然后让我们先瞅一眼效果图。

二. 基本初始化

这里直接在CDN上引入three.js

<script src="https://cdn.bootcss.com/three.js/r83/three.min.js"></script>

注：因为某些行星的大小，转速，距离差距过大，所以进行了一些不平衡调整。

下面将一一分析这些元素是如何放入的。

1.canvas

我们没有把场景直接挂载到body中，而是在body中放置了一个canvas画布，在其上显示。

2.背景

我们没有做3D的旋转背景，而是直接放了一张背景图作为小太阳系的背景。这张背景图是直接在canvas中放置的。

<canvas id="webglcanvas"></canvas>
renderer = new THREE.WebGLRenderer({ //定义渲染器
   alpha: true, //让背景透明,默认是黑色，以显示我们自己的背景图
  });
renderer.setClearAlpha(0);
//css文件
#webglcanvas {
   background: url(./images/bg4.jpg) no-repeat;
   background-size: cover;
  }

但如果只是这样简单的操作是没有用的，因为在添加渲染器后，会默认添加一个背景颜色为黑色。所以要在渲染器中设置它的alpha属性(WebGL渲染器及属性方法)，让背景透明，以显示我们自己的背景图

3.定义基本组件

定义场景

scene = new THREE.Scene(), //建立场景

定义照相机位置

camera = new THREE.PerspectiveCamera(60, window.innerWidth / window.innerHeight, 1,10000); //设置相机为 角度60度，宽高比，最近端Z轴为1,最远端Z轴为10000
  camera.position.z = 2000; //调整相机位置
  camera.position.y = 500;

建立一个组

组可以看作是一些元素的容器，将某些有共同特征的元素放在一个组里。

group = new THREE.Group(), //建立一个组

我会在第三节解释为什么要建立额外16个组。

 //下面这些组用来建立每个星球的父元素,以实现 八大行星不同速度的公转与自转
  var group1 = new THREE.Group();
   groupParent1 = new THREE.Group();
   group2 = new THREE.Group();
   groupParent2 = new THREE.Group();
   group3 = new THREE.Group();
   groupParent3 = new THREE.Group();
   group4 = new THREE.Group();
   groupParent4 = new THREE.Group();
   group5 = new THREE.Group();
   groupParent5 = new THREE.Group();
   group6 = new THREE.Group();
   groupParent6 = new THREE.Group();
   group7 = new THREE.Group();
   groupParent7 = new THREE.Group();
   group8 = new THREE.Group();
   groupParent8 = new THREE.Group();

定义渲染器

WebGLRenderer中有一个用来绘制输出的canvas对象,现在获取设置的canvas放入我们渲染器中的canvas对象中

var canvas = document.getElementById('webglcanvas'),
renderer = new THREE.WebGLRenderer({ //定义渲染器
   alpha: true, //让背景透明,默认是黑色 以显示我们自己的背景图
   canvas: canvas, //一个用来绘制输出的Canvas对象
   antialias: true //抗锯齿
  });
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); //设置渲染器的宽高

4.初始化函数

在这个函数中进行一系列的初始化操作。

function init() {  //用来初始化的函数
   scene.add(group); //把组都添加到场景里

   scene.add(groupParent1);
   scene.add(groupParent2);
   scene.add(groupParent3);
   scene.add(groupParent4);
   scene.add(groupParent5);
   scene.add(groupParent6);
   scene.add(groupParent7);
   scene.add(groupParent8);
   
   var loader = new THREE.TextureLoader();/*材质 纹理加载器*/
   // 太阳
   loader.load('./images/sun1.jpg', function (texture) {  
    var geometry = new THREE.SphereGeometry(250, 20, 20) //球体模型 
    var material = new THREE.MeshBasicMaterial({ map: texture }) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
    var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);  //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
    group.add(mesh);//添加到组里
   })
   // 水星
   loader.load('./images/water.jpg', function (texture) {
    var geometry = new THREE.SphereGeometry(25, 20, 20) //球型 
    var material = new THREE.MeshBasicMaterial({ map: texture }) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
    var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
    group1.position.x -= 300;
    group1.add(mesh);
    groupParent1.add(group1);
   })
   //其它7颗行星参数因为太长了在这里就不给出了，但参数的设置原理都是一样的
   }

简要解释一下：

var loader = new THREE.TextureLoader();是定义了一个材质纹理加载器。

var geometry = new THREE.SphereGeometry(250, 20, 20);建立一个球体模型，球体半径为250，水平分割面的数量20，垂直分割面的数量20。

var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);网孔对象。

具体作用就是创建一个球体元素，先构建框架，在用行星的平面图将它包裹起来，就形成了一颗行星，再把这颗行星添加到组里，之后再把组添加到场景里。这里就构建单个元素的过程。

那么为什么太阳直接添加到组里，而水星要用两个组层级添加，且给它的位置设偏移呢。我们来到第三节。

三. 自转同时公转

旋转方式：我们要实现旋转功能有三种方式

1.旋转照相机  2.旋转整个场景(Scene)  3.旋转单个元素。

因为我们这里每个行星的自转速度，公转速度都不一样。所以设置整体旋转并不可行，所以要给每个元素设置不同的旋转属性。

旋转机制：这里介绍物体的rotation属性，相对于自身旋转。

例如：

scene.rotation.y += 0.04; //整个场景绕自身的Y轴逆时针旋转

进入正题

Scene中的所有元素使用rotation.y属性，默认旋转轴都为这根Y轴，因为它们初始化Y轴就是这根轴。
所以让太阳旋转直接让它的组旋转就行了group.rotation.y += 0.04;

而其它行星需要让它们围绕着太阳转，就要先给它们自身设置一个位置偏移。例如水星：group1.position.x -= 300;  而此时设置group1.rotation.y属性，它就会实现自转。因为它的Y轴位置已经改变了。

那么此时要想再实现公转，在这个对象中是找不到默认Y轴这根线的。所以我们给group1再设置了一个“父元素”groupParent1。groupParent1.add(group1);

当我们移动了group1时，groupParent1的位置是没有变的，自然它的Y轴也不会变，又因为groupParent1包含了group1，所以旋转groupParent1时，group1也会绕着初始的默认Y轴旋转。所以设置那么多组，是为了实现每颗行星不同的速度和公转的同时自转。

四. 其他实现函数

  function render() {
   renderer.render(scene, camera);
   camera.lookAt(scene.position); //让相机盯着场景的位置 场景始终在中间
  }
  //设置公转
  function revolution(){
   groupParent1.rotation.y += 0.15;
   groupParent2.rotation.y += 0.065;
   groupParent3.rotation.y += 0.05;
   groupParent4.rotation.y += 0.03;
   groupParent5.rotation.y += 0.001; 
   groupParent6.rotation.y += 0.02;
   groupParent7.rotation.y += 0.0005;
   groupParent8.rotation.y += 0.003;
  }
  //设置自转
  function selfRotation(){
   group.rotation.y += 0.04;
   group1.rotation.y += 0.02;
   group2.rotation.y -= 0.005;
   group3.rotation.y += 1;
   group4.rotation.y += 1;
   group5.rotation.y += 1.5;
   group6.rotation.y += 1.5;
   group7.rotation.y -= 1.5;
   group8.rotation.y += 1.2;
  }
  function Animation() {
   render();
   selfRotation();
   revolution();
   requestAnimationFrame(Animation); 
  }

最后再调用一下 init()和Animation()函数就OK了。

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