怎么使用Three.js實現太陽系八大行星的自轉公轉

這篇文章將為大家詳細講解有關怎么使用Three.js實現太陽系八大行星的自轉公轉，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

一. Three.js框架簡介

Three.js是用javascript編寫的WebGL第三方庫，運用three.js框架寫3D程序，就如同在現實生活中觀察一個3D場景一樣，讓人置身其中。介紹three.js必須提到它的三大組件,Scene,Camera,Render。它們是整個框架的基礎，有了這三個組件才能將物體渲染到網頁上，實現整個場景的搭建。

場景(scene)

顧名思義，就是用來放置所有的元素。

var scene = new THREE.Scene(); //建立場景

相機(camera)

相機，我們要在哪個位置，如何去看這些元素。

相機分為多種，不展開介紹，這里我們使用的是 透視相機。

var camera = new THREE.PerspectiveCamera(60, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 10000); //設置相機為 角度60度，寬高比，最近端Z軸為1,最遠端Z軸為10000

我們可以通過一張來自three.js文檔中的圖片來了解這些屬性

渲染器(render)

當把場景中的所有內容準備好后，就可以對場景進行渲染，表示我們怎樣來繪制這些元素。

渲染器也分為多種，這里使用的是WebGLRenderer;

var renderer = new THREE.WebGLRenderer();

具體步驟：建立元素->定義相機->搭建場景->將元素和相機放入場景中->渲染場景

具體代碼我們會在后面介紹，然后讓我們先瞅一眼效果圖。

二. 基本初始化

這里直接在CDN上引入three.js

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

注：因為某些行星的大小，轉速，距離差距過大，所以進行了一些不平衡調整。

下面將一一分析這些元素是如何放入的。

1.canvas

我們沒有把場景直接掛載到body中，而是在body中放置了一個canvas畫布，在其上顯示。

2.背景

我們沒有做3D的旋轉背景，而是直接放了一張背景圖作為小太陽系的背景。這張背景圖是直接在canvas中放置的。

<canvas id="webglcanvas"></canvas>
renderer = new THREE.WebGLRenderer({ //定義渲染器
   alpha: true, //讓背景透明,默認是黑色，以顯示我們自己的背景圖
  });
renderer.setClearAlpha(0);
//css文件
#webglcanvas {
   background: url(./images/bg4.jpg) no-repeat;
   background-size: cover;
  }

但如果只是這樣簡單的操作是沒有用的，因為在添加渲染器后，會默認添加一個背景顏色為黑色。所以要在渲染器中設置它的alpha屬性(WebGL渲染器及屬性方法)，讓背景透明，以顯示我們自己的背景圖

3.定義基本組件

定義場景

scene = new THREE.Scene(), //建立場景

定義照相機位置

camera = new THREE.PerspectiveCamera(60, window.innerWidth / window.innerHeight, 1,10000); //設置相機為 角度60度，寬高比，最近端Z軸為1,最遠端Z軸為10000
  camera.position.z = 2000; //調整相機位置
  camera.position.y = 500;

建立一個組

組可以看作是一些元素的容器，將某些有共同特征的元素放在一個組里。

group = new THREE.Group(), //建立一個組

我會在第三節解釋為什么要建立額外16個組。

 //下面這些組用來建立每個星球的父元素,以實現 八大行星不同速度的公轉與自轉
  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();

定義渲染器

WebGLRenderer中有一個用來繪制輸出的canvas對象,現在獲取設置的canvas放入我們渲染器中的canvas對象中

var canvas = document.getElementById('webglcanvas'),
renderer = new THREE.WebGLRenderer({ //定義渲染器
   alpha: true, //讓背景透明,默認是黑色 以顯示我們自己的背景圖
   canvas: canvas, //一個用來繪制輸出的Canvas對象
   antialias: true //抗鋸齒
  });
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); //設置渲染器的寬高

4.初始化函數

在這個函數中進行一系列的初始化操作。

function init() {  //用來初始化的函數
   scene.add(group); //把組都添加到場景里

   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();/*材質 紋理加載器*/
   // 太陽
   loader.load('./images/sun1.jpg', function (texture) {  
    var geometry = new THREE.SphereGeometry(250, 20, 20) //球體模型 
    var material = new THREE.MeshBasicMaterial({ map: texture }) //材質 將圖片解構成THREE能理解的材質
    var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);  //網孔對象 第一個參數是幾何模型(結構),第二參數是材料(外觀)
    group.add(mesh);//添加到組里
   })
   // 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 }) //材質 將圖片解構成THREE能理解的材質
    var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
    group1.position.x -= 300;
    group1.add(mesh);
    groupParent1.add(group1);
   })
   //其它7顆行星參數因為太長了在這里就不給出了，但參數的設置原理都是一樣的
   }

簡要解釋一下：

var loader = new THREE.TextureLoader();是定義了一個材質紋理加載器。

var geometry = new THREE.SphereGeometry(250, 20, 20);建立一個球體模型，球體半徑為250，水平分割面的數量20，垂直分割面的數量20。

var mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);網孔對象。

具體作用就是創建一個球體元素，先構建框架，在用行星的平面圖將它包裹起來，就形成了一顆行星，再把這顆行星添加到組里，之后再把組添加到場景里。這里就構建單個元素的過程。

那么為什么太陽直接添加到組里，而水星要用兩個組層級添加，且給它的位置設偏移呢。我們來到第三節。

三. 自轉同時公轉

旋轉方式：我們要實現旋轉功能有三種方式

1.旋轉照相機  2.旋轉整個場景(Scene)  3.旋轉單個元素。

因為我們這里每個行星的自轉速度，公轉速度都不一樣。所以設置整體旋轉并不可行，所以要給每個元素設置不同的旋轉屬性。

旋轉機制：這里介紹物體的rotation屬性，相對于自身旋轉。

例如：

scene.rotation.y += 0.04; //整個場景繞自身的Y軸逆時針旋轉

進入正題

Scene中的所有元素使用rotation.y屬性，默認旋轉軸都為這根Y軸，因為它們初始化Y軸就是這根軸。
所以讓太陽旋轉直接讓它的組旋轉就行了group.rotation.y += 0.04;

而其它行星需要讓它們圍繞著太陽轉，就要先給它們自身設置一個位置偏移。例如水星：group1.position.x -= 300;  而此時設置group1.rotation.y屬性，它就會實現自轉。因為它的Y軸位置已經改變了。

那么此時要想再實現公轉，在這個對象中是找不到默認Y軸這根線的。所以我們給group1再設置了一個“父元素”groupParent1。groupParent1.add(group1);

當我們移動了group1時，groupParent1的位置是沒有變的，自然它的Y軸也不會變，又因為groupParent1包含了group1，所以旋轉groupParent1時，group1也會繞著初始的默認Y軸旋轉。所以設置那么多組，是為了實現每顆行星不同的速度和公轉的同時自轉。

四. 其他實現函數

  function render() {
   renderer.render(scene, camera);
   camera.lookAt(scene.position); //讓相機盯著場景的位置 場景始終在中間
  }
  //設置公轉
  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;
  }
  //設置自轉
  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); 
  }

最后再調用一下 init()和Animation()函數就OK了。

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