利用HTML5绘制点线面组成的3D图形的示例

2020-03-24 18:31:22

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供稿：网友

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：
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。XML/HTML Code复制内容到剪贴板
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。XML/HTML Code复制内容到剪贴板
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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