利用HTML5绘制点线面组成的3D图形的示例

时间:2021-05-08

玩Canvas玩了有两三个礼拜了,平面的东西玩来玩去也就那样,所以就开始折腾3D了。

  因为Canvas画布终究还是平面的,所以要有3D就得抽象出一个Z轴。然后再把3D坐标转换成2D坐标,画到画布上,再通过旋转等变换效果来产生3D感。做3D一般就是由点到线,然后由线到面。

  【点】

  点的话,之前我有写过关于3D的博文 解析3D标签云,其实很简单 ,这篇博文虽然讲的是用div实现的3D标签云,但是追根到底产生的3D原理是一样的,就是最简单的由点构成的3D了。每一个标签就是一个点。也可以直接看这个DEMO:

3DBall
里面的总共有五百个点对象,每个点对象相应的根据他们的Z轴来改变他们的大小和透明度,再平均分布在球面上,就构成了点球体了。

  【线】

  如果知道怎么做点之后,线也就容易了,只要把点连起来就行了。这个没做DEMO,不过也确实不难。就循环moveTo,然后lineTo,线就出来了。

  【面】

  这篇博文主要讲面滴。
二话不说,先上个DEMO吧 :

3D立方体

做一个立方体,我用了三个对象:点对象,面对象,以及立方体本身一个对象:

  下面这个是点对象,x,y,z是点的三维坐标,_get2d方法是把三维坐标转换到二维层面来。fallLength是焦距。

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  • varVector=function(x,y,z){
  • this.x=x;
  • this.y=y;
  • this.z=z;
  • this._get2d=function(){
  • varscale=fallLength/(fallLength+this.z);
  • varx=centerX+this.x*scale;
  • vary=centerY+this.y*scale;
  • return{x:x,y:y};
  • }
  • }

  •   然后是面对象:

      面对象的属性页很容易理解,一个面就是一个正方形 , v1v2v3v4是面的四个顶点,zIndex这个属性很重要,是代表这个面的层级,是在最外面还是在里面,这个必须要有,这样当用canvas画的时候才能让这个面画在最前面,才不会被其他的面遮盖。zIndex的值也很容易理解,就是顶点z轴坐标的平均值,其实也就是中心点的z轴坐标。颜色就是这个面的颜色啦。

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  • varFace=function(vector1,vector2,vector3,vector4,color){
  • this.v1=vector1;
  • this.v2=vector2;
  • this.v3=vector3;
  • this.v4=vector4;
  • this.color=color;
  • this.zIndex=(this.v1.z+this.v2.z+this.v3.z+this.v4.z)/4;
  • this.draw=function(){
  • ctx.save();
  • ctx.beginPath();
  • ctx.moveTo(this.v1._get2d().x,this.v1._get2d().y);
  • ctx.lineTo(this.v2._get2d().x,this.v2._get2d().y);
  • ctx.lineTo(this.v3._get2d().x,this.v3._get2d().y);
  • ctx.lineTo(this.v4._get2d().x,this.v4._get2d().y);
  • ctx.closePath();
  • //ctx.fillStyle="rgba("+parseInt(Math.random()*255)+","+parseInt(Math.random()*255)+","+parseInt(Math.random()*255)+",0.2)";
  • ctx.fillStyle=this.color;
  • ctx.fill();
  • }
  • }

  •   最后是立方体本身对象:

      因为立方体最后要旋转,所以,立方体对象里面不仅有面对象,还要有点对象,点旋转后才会引起面的旋转。length是立方体的边长,_initVector是初始化立方体的各个顶点,_draw方法就是把所有点形成面,将面放入数组,然后对面进行排序(就是根据面里的zIndex排序),排序好后,调用每个面里的draw方法。立方体就出来了。

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  • varCube=function(length){
  • this.length=length;
  • this.faces=[];
  • this.vectors=[];
  • }
  • Cube.prototype={
  • _initVector:function(){
  • this.vectors[0]=newVector(-this.length/2,-this.length/2,this.length/2);
  • this.vectors[1]=newVector(-this.length/2,this.length/2,this.length/2);
  • this.vectors[2]=newVector(this.length/2,-this.length/2,this.length/2);
  • this.vectors[3]=newVector(this.length/2,this.length/2,this.length/2);
  • this.vectors[4]=newVector(this.length/2,-this.length/2,-this.length/2);
  • this.vectors[5]=newVector(this.length/2,this.length/2,-this.length/2);
  • this.vectors[6]=newVector(-this.length/2,-this.length/2,-this.length/2);
  • this.vectors[7]=newVector(-this.length/2,this.length/2,-this.length/2);
  • },
  • _draw:function(){
  • this.faces[0]=newFace(this.vectors[0],this.vectors[1],this.vectors[3],this.vectors[2],"#6c6");
  • this.faces[1]=newFace(this.vectors[2],this.vectors[3],this.vectors[5],this.vectors[4],"#6cc");
  • this.faces[2]=newFace(this.vectors[4],this.vectors[5],this.vectors[7],this.vectors[6],"#cc6");
  • this.faces[3]=newFace(this.vectors[6],this.vectors[7],this.vectors[1],this.vectors[0],"#c6c");
  • this.faces[4]=newFace(this.vectors[1],this.vectors[3],this.vectors[5],this.vectors[7],"#666");
  • this.faces[5]=newFace(this.vectors[0],this.vectors[2],this.vectors[4],this.vectors[6],"#ccc");
  • this.faces.sort(function(a,b){
  • returnb.zIndex-a.zIndex;
  • });
  • this.faces.foreach(function(){
  • this.draw();
  • })
  • }
  • }

  •   立方体做好了,接下来就可以让它动起来了。根据鼠标位置改变立方体转动的角度。rotateX和rotateY方法就是让所有点绕X轴旋转以及绕Y轴旋转。这个的原理我在之前那个博文上好像有说过。。。。如果想了解更多,可以自己去百度一下计算机图形学3D变换。绕X轴和绕Y轴是最简单的旋转矩阵了。当然,如果有兴趣的还可以去搜一下绕任意轴旋转矩阵。。。这个有点复杂,我本来想用它来做个魔方,不过遇到一些问题,暂时还没解决。好吧,扯远了。通过rotateX和rotateY两个方法可以让每个点获得下一帧的位置,在动画循环中重绘。这样,转动的立方体就做出来了。

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  • if("addEventListener"inwindow){
  • window.addEventListener("mousemove",function(event){
  • varx=event.clientX-canvas.offsetLeft-centerX;
  • vary=event.clientY-canvas.offsetTop-centerY;
  • angleY=x*0.0001;
  • angleX=y*0.0001;
  • });
  • }
  • else{
  • window.attachEvent("onmousemove",function(event){
  • varx=event.clientX-canvas.offsetLeft-centerX;
  • vary=event.clientY-canvas.offsetTop-centerY;
  • angleY=x*0.0001;
  • angleX=y*0.0001;
  • });
  • }
  • functionrotateX(vectors){
  • varcos=Math.cos(angleX);
  • varsin=Math.sin(angleX);
  • vectors.foreach(function(){
  • vary1=this.y*cos-this.z*sin;
  • varz1=this.z*cos+this.y*sin;
  • this.y=y1;
  • this.z=z1;
  • });
  • }
  • functionrotateY(vectors){
  • varcos=Math.cos(angleY);
  • varsin=Math.sin(angleY);
  • vectors.foreach(function(){
  • varx1=this.x*cos-this.z*sin;
  • varz1=this.z*cos+this.x*sin;
  • this.x=x1;
  • this.z=z1;
  • })
  • }
  • cube=newCube(80);
  • cube._initVector();
  • functioninitAnimate(){
  • cube._draw();
  • animate();
  • }
  • functionanimate(){
  • ctx.clearRect(0,0,canvas.width,canvas.height)
  • rotateY(cube.vectors);
  • rotateX(cube.vectors);
  • cube._draw();
  • if("requestAnimationFrame"inwindow){
  • requestAnimationFrame(animate);
  • }
  • elseif("webkitRequestAnimationFrame"inwindow){
  • webkitRequestAnimationFrame(animate);
  • }
  • elseif("msRequestAnimationFrame"inwindow){
  • msRequestAnimationFrame(animate);
  • }
  • elseif("mozRequestAnimationFrame"inwindow){
  • mozRequestAnimationFrame(animate);
  • }
  • else{
  • setTimeout(animate,16);
  • }
  • }

  • 全部代码我就不贴了,DEMO里通过控制台都可以看到。我也没引用其他什么框架之类的,直接copy下来就能用了。

      能写好转动的一个立方体后,多个立方体转动也可以做出来了。

    戳DEMO:面:3D立方体2 3D立方体线(这个纯碎觉得没有面更酷而已)

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