Three.js 是一个 3D 库,该系列是在使用 three.js 中的一些过程和笔记。本文记录添加鼠标事件,以及调整照相机按照视角进行前后左右移动的基本过程。

添加鼠标移动控制

基本思路

这里我们将添加鼠标移动的处理,来控制第一人称(照相机)的视角的移动,基本思路为:

  • 添加监听事件
  • 绑定视角更新(照相机焦点处理)
  • 调整照相机移动方向

这里我们添加几个全局变量:

// 定义角度
var theta = 0;
// 初始化鼠标X方向移动值
var mouseX = 0;
var r = 1000 / (2 * Math.PI); // 用于角度计算: 鼠标移动1000px时,角度改变2PI
var far = 20000; // 用于照相机焦点设置(焦点距离,越大越精确)
var move = 0.1; // 用于步长(照相机移动距离)

其中 theta(θ)角度如图: image

添加监听事件

// 添加鼠标移动时事件
document.addEventListener("mousemove", handleMousemove, false);
// 添加鼠标进入页面时初始化鼠标位置
document.addEventListener("mouseenter", initMousePosition, false);

为了正确获取鼠标左右移动距离,我们在鼠标进入页面时会更新鼠标位置:

// 初始化鼠标移动值
function initMousePosition(e) {
  mouseX = getMousePos(e || window.event);
}

然后我们获取鼠标移动距离,这里我们需要处理鼠标位置的兼容性:

// 获取鼠标坐标,传入事件event
function getMousePos(event) {
  var e = event || window.event;
  var scrollX = document.documentElement.scrollLeft || document.body.scrollLeft;
  var scrollY = document.documentElement.scrollTop || document.body.scrollTop;
  var x = e.pageX || e.clientX + scrollX;
  var y = e.pageY || e.clientY + scrollY;
  return { x: x, y: y };
}

// 处理鼠标移动
function handleMousemove(e) {
  var e = e || window.event;
  // 获取鼠标x坐标
  var newMouseX = getMousePos(e).x;
  // 若值无效,更新坐标然后返回
  if (Number.isNaN((newMouseX - mouseX) / r)) {
    mouseX = newMouseX;
    return;
  }
  // 更新视角以及坐标位置
  theta += (newMouseX - mouseX) / r;
  mouseX = newMouseX;

  // 更新照相机焦点
  renderCameraLookat();
}

绑定视角更新(照相机焦点处理)

至于照相机焦点的更新,我们设置焦距为 far,这里初始化为 20000,根据 theta 角度我们可以计算得到: image

即照相机焦点的坐标等于: 焦点的x轴坐标 = 照相机x轴坐标 + 焦距far × sin(theta) 焦点的y轴坐标 = 照相机y轴坐标 + 焦距far × cos(theta)

// 更新照相机焦点
function renderCameraLookat() {
  camera.lookAt(
    new THREE.Vector3(
      camera.position.x + far * Math.sin(theta),
      camera.position.y + far * Math.cos(theta),
      1
    )
  );
}

调整照相机移动方向

当我们照相机拥有了视觉角度之后,我们的移动方向也不再是 x、y 这样的简单方向了。

如图: image

我们步长为 move,则我们移动的计算公式为:

  • 往前 forward:

移动后x轴坐标 = 照相机x轴坐标 + 步长move × sin(θ) 移动后y轴坐标 = 照相机y轴坐标 + 步长move × cos(θ)

  • 往左 left:

移动后x轴坐标 = 照相机x轴坐标 - 步长move × cos(θ) 移动后y轴坐标 = 照相机y轴坐标 + 步长move × sin(θ)

  • 往后 backward 则与往前相反:

移动后x轴坐标 = 照相机x轴坐标 - 步长move × sin(θ) 移动后y轴坐标 = 照相机y轴坐标 - 步长move × cos(θ)

  • 往右 right 则与往左相反:

移动后x轴坐标 = 照相机x轴坐标 + 步长move × cos(θ) 移动后y轴坐标 = 照相机y轴坐标 - 步长move × sin(θ)

// 照相机移动计算,值可能为left/forward/right/backward
function CameraMove(direction) {
  var x, y;
  var oX = camera.position.x,
    oY = camera.position.y;
  switch (direction) {
    case "left":
      x = oX - move * Math.cos(theta);
      y = oY + move * Math.sin(theta);
      break;
    case "forward":
      x = oX + move * Math.sin(theta);
      y = oY + move * Math.cos(theta);
      break;
    case "right":
      x = oX + move * Math.cos(theta);
      y = oY - move * Math.sin(theta);
      break;
    case "backward":
      x = oX - move * Math.sin(theta);
      y = oY - move * Math.cos(theta);
      break;
  }
  camera.position.x = x;
  camera.position.y = y;
}

到这里,我们鼠标移动部分的逻辑代码则完成了。

完整代码

// 定义角度
var theta = 0;
// 初始化鼠标X方向移动值
var mouseX = 0;
var r = 1000 / (2 * Math.PI); // 用于角度计算: 鼠标移动1000px时,角度改变2PI
var far = 20000; // 用于照相机焦点设置(焦点距离,越大越精确)
var move = 0.1; // 用于步长(照相机移动距离)

// 设置场景
var scene = new THREE.Scene();

// 创建正交投影照相机
var camera = new THREE.PerspectiveCamera(
  75,
  window.innerWidth / window.innerHeight,
  0.1,
  1000
);
camera.position.set(0, -5, 1);
camera.up = new THREE.Vector3(0, 0, 1);
camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 1));

// 定义着色器
var renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
document.body.appendChild(renderer.domElement);
// 告诉渲染器渲染阴影
renderer.shadowMap.enabled = true;
renderer.shadowMap.type = THREE.PCFSoftShadowMap;

// 添加地板
function initFloor() {
  var floorGeo = new THREE.PlaneBufferGeometry(12, 8, 1, 1);
  var floorMaterial = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: "#aaaaaa" });
  var floor = new THREE.Mesh(floorGeo, floorMaterial);
  floor.position.set(0, 0, -1);
  floor.receiveShadow = true; // 接受阴影
  scene.add(floor);
  return floor;
}
var floor = initFloor();

// 添加物体
function initCube(imageUrl) {
  var geometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1);
  var material;
  if (imageUrl) {
    material = new THREE.MeshLambertMaterial({
      map: THREE.ImageUtils.loadTexture(imageUrl)
    });
  } else {
    material = new THREE.MeshLambertMaterial();
  }
  var cube = new THREE.Mesh(geometry, material);
  cube.castShadow = true; // 要产生阴影
  scene.add(cube);
  return cube;
}
// 添加物体
var cube1 = initCube("./img/1.jpg");
var cube2 = initCube("./img/2.png");
var cube3 = initCube();
var cube4 = initCube();
cube1.position.set(2, 0, 0);
cube2.position.set(-2, 0, 0);
cube3.position.set(0, -2, 1);
cube4.position.set(1, 1, 3);

// 添加聚光灯光源
function initLight() {
  var light = new THREE.SpotLight(0xffffff);
  light.position.set(0, -3, 4);
  light.target = floor; // 投射方向指向地板
  light.castShadow = true; // 用于产生阴影
  scene.add(light);
  // 光源的阴影设置
  light.shadow.mapSize.width = 512; // default
  light.shadow.mapSize.height = 512; // default
  light.shadow.camera.near = 0.5; // default
  light.shadow.camera.far = 500; // default
  var helper = new THREE.CameraHelper(light.shadow.camera);
  scene.add(helper);
}
initLight();

// 让世界动起来
function render() {
  requestAnimationFrame(render);

  // 此处可添加动画处理
  cube1.rotation.x += 0.03;
  cube1.rotation.y += 0.03;

  cube2.rotation.x += 0.02;
  cube3.rotation.y += 0.01;
  cube4.rotation.x -= 0.04;

  renderer.render(scene, camera);
}
// 添加文字
var loader = new THREE.FontLoader();
loader.load("./js/font.json", function(font) {
  var mesh = new THREE.Mesh(
    new THREE.TextGeometry("Please press Up/Down/Ledt/Right or W/A/S/D", {
      font: font,
      size: 0.4,
      height: 0.1
    }),
    new THREE.MeshLambertMaterial()
  );
  mesh.position.set(-5, 2, 2);
  mesh.rotation.set(1.2, 0, 0);
  scene.add(mesh);

  render();
});

// 添加按键时走动
document.addEventListener("keydown", handleKeydown, false);

// 添加鼠标移动时事件
document.addEventListener("mousemove", handleMousemove, false);
// 添加鼠标进入页面时初始化鼠标位置
document.addEventListener("mouseenter", initMousePosition, false);

// 处理按键
function handleKeydown(e) {
  var e = e || window.event;
  var keyCode = event.keyCode
    ? event.keyCode
    : event.which
    ? event.which
    : event.charCode;

  if ("37, 38, 39, 40, 65, 87, 68, 83".indexOf(keyCode) === -1) {
    return;
  } else {
    switch (e.keyCode) {
      case 37:
      case 65:
        CameraMove("left");
        break;
      case 38:
      case 87:
        CameraMove("forward");
        break;
      case 39:
      case 68:
        CameraMove("right");
        break;
      case 83:
      case 40:
        CameraMove("backward");
        break;
    }
  }
}

// 照相机移动计算
function CameraMove(direction) {
  var x, y;
  var oX = camera.position.x,
    oY = camera.position.y;
  switch (direction) {
    case "left":
      x = oX - move * Math.cos(theta);
      y = oY + move * Math.sin(theta);
      break;
    case "forward":
      x = oX + move * Math.sin(theta);
      y = oY + move * Math.cos(theta);
      break;
    case "right":
      x = oX + move * Math.cos(theta);
      y = oY - move * Math.sin(theta);
      break;
    case "backward":
      x = oX - move * Math.sin(theta);
      y = oY - move * Math.cos(theta);
      break;
  }
  camera.position.x = x;
  camera.position.y = y;
}

// 初始化鼠标移动值
function initMousePosition(e) {
  mouseX = getMousePos(e || window.event);
}

// 获取鼠标坐标
function getMousePos(event) {
  var e = event || window.event;
  var scrollX = document.documentElement.scrollLeft || document.body.scrollLeft;
  var scrollY = document.documentElement.scrollTop || document.body.scrollTop;
  var x = e.pageX || e.clientX + scrollX;
  var y = e.pageY || e.clientY + scrollY;
  return { x: x, y: y };
}

// 处理鼠标移动
function handleMousemove(e) {
  var e = e || window.event;
  // 获取鼠标x坐标
  var newMouseX = getMousePos(e).x;
  // 若值无效,更新坐标然后返回
  if (Number.isNaN((newMouseX - mouseX) / r)) {
    mouseX = newMouseX;
    return;
  }
  // 更新视角以及坐标位置
  theta += (newMouseX - mouseX) / r;
  mouseX = newMouseX;

  // 更新照相机焦点
  renderCameraLookat();
}

// 更新照相机焦点
function renderCameraLookat() {
  camera.lookAt(
    new THREE.Vector3(
      camera.position.x + far * Math.sin(theta),
      camera.position.y + far * Math.cos(theta),
      1
    )
  );
}

结束语

这节主要讲了给第一人称(照相机)添加鼠标移动控制视觉方向,并调整移动计算的基本过程。有兴趣的小伙伴,也可以自行完成上下移动视觉的部分。
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