Threejs项目实战之四：实现地图雷达效果

最终效果

最近事情比较多，今晚难得有空，就抽空完成了一个使用Threejs实现地图雷达扫描效果的程序，下面说下代码实现的原理及核心代码，老规矩，先看下效果图
在这里插入图片描述 # 实现原理
通过加载模型文件，实现模型的加载，这里使用的是FBX模型，通过Threejs提供的FBXLoader来加载fbx模型，加载完成后，通过traverse方法遍历模型，并对该模型的子类进行不同的颜色设置，这里主要是对建筑的颜色定义和对地面的颜色定义；然后，通过使用threejs提供的CircleGeometry创建几何体，并设置其材质；最后，通过使用着色器对雷达效果进行渲染，通过调用THREE.Clock()创建一个计时器实现雷达的扫描动画

代码实现

创建项目

使用vite构建工具创建一个vue项目，具体如何创建就不在赘述了，如果你还不知道如何创建项目，建议你先不要看下面的内容了，先看下基础的vue3框架再来阅读下面的内容
创建项目后，删除vite构建工具为我们创建的HelloWord.vue文件和style.css中的样式，删除App.vue中的样式，并在components文件夹下新建DigitalMapView.vue文件
创建完成后的基础代码如下
APP.vue代码

<template>
  <DigitalMapView></DigitalMapView>
</template>
<script setup> 
import DigitalMapView from './components/DigitalMapView.vue';
</script>
<style scoped> 
</style>

style.css中的样式代码如下：
*{ margin: 0; padding: 0; list-style: none; }

DigitalMapView.vue的核心代码

在DigitalMapView.vue的template模板中添加一个div，id设置为scene，作为承载Threejs的容器；
template模板中代码如下：

<template>
  <div id="scene"></div>
</template>

在script标签中引入threejs、OrbitControls 、FBXLoader 及vue中的onMounted 生命周期函数

import * as THREE from 'three'
import { OrbitControls } from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls'
import { FBXLoader } from 'three/examples/jsm/loaders/FBXLoader'
import { onMounted } from 'vue';

创建场景、相机、灯光、渲染器、控制器等Threejs用到的各个要素

const initScene = () => {
  scene = new THREE.Scene()
  scene.background = new THREE.Color(0xcccccc)
  scene.environment = new THREE.Color(0xcccccc)
}
const initCamera = () => {
  camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 10000)
  camera.position.set(600, 750, -1221)
  scene.add(camera)
}
// 添加灯光
const initLight = () => {
  const light = new THREE.AmbientLight(0xadadad); // 环境光，soft white light
  const directionalLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 0.5); // 方向光
  directionalLight.position.set(100, 100, 0);
  scene.add(light);
  scene.add(directionalLight);
} 
const initRenderer = () => {
  renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true })
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight)
  document.getElementById('scene').appendChild(renderer.domElement)
  renderer.setPixelRatio(Math.min(window.devicePixelRatio, 2));
  renderer.setClearColor(new THREE.Color('#32373E'), 1);
}
// 添加控制器
const initControl = () => {
  controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement)
  controls.enableDamping = true
  controls.dampingFactor = 0.25
  controls.enableZoom = true
}
// 渲染循环
const playAnimate = () => {
  const animate = function () {
    requestAnimationFrame(animate) 
    renderer.render(scene, camera)
  }
  animate()
}

添加FBX模型
使用FBXLoader加载fbx模型

loader = new FBXLoader()
  loader.load('public/data/shanghai.fbx', (object) => {
    model = object 
    model.traverse((child) => {
     // 设置城市建筑（mesh物体），材质基本颜色
    if (child.name == 'CITY_UNTRIANGULATED') {
      const materials = Array.isArray(child.material) ? child.material : [child.material]
      materials.forEach((material) => {
        // material.opacity = 0.6;
        material.transparent = true;
        material.color.setStyle("#9370DB");
      })

    }
    // 设置城市地面（mesh物体），材质基本颜色
    if (child.name == 'LANDMASS') {
      const materials = Array.isArray(child.material) ? child.material : [child.material]
      materials.forEach((material) => {
        // material.opacity = 0.6;
        material.transparent = true;
        material.color.setStyle("#030912");
      })
    }
  })
   scene.add(model) 
})

刷新浏览器，可以看到此时模型已经加载到页面
在这里插入图片描述

雷达效果实现
首先在场景中绘制一个圆

  const radarData = {
    position: {
      x: 0,
      y: 20,
      z: 0
    },
    radius: 240, 
    color: '#f005f0', 
    opacity: 0.5, 
    speed: 300, 
    followWidth: 220, 
  }
  // 创建几何体
  const circleGeometry = new THREE.CircleGeometry(radarData.radius, 1000)
  const rotateMatrix = new THREE.Matrix4().makeRotationX(-Math.PI / 180 * 90) 
  circleGeometry.applyMatrix4(rotateMatrix)
  // 创建材质
  const material = new THREE.MeshPhongMaterial({
    color: radarData.color,
    opacity: radarData.opacity,
    transparent: true,
  })
  const radar = new THREE.Mesh(circleGeometry, material)

使用着色器渲染雷达效果

  const vertex = `
    varying vec3 vPosition;
    void main() {
      vPosition = position;
  `
  shader.vertexShader = shader.vertexShader.replace('void main() {', vertex)
  const fragment = `
    uniform float uRadius;     
    uniform float uTime;            
    uniform float uSpeed; 
    uniform float uFollowWidth; 
    varying vec3 vPosition;  
    float calcAngle(vec3 oFrag){
      float fragAngle;
      const vec3 ox = vec3(1,0,0);
      float dianji = oFrag.x * ox.x + oFrag.z*ox.z;

      float oFrag_length = length(oFrag); 
      float ox_length = length(ox); 
      float yuxian = dianji / (oFrag_length * ox_length);
      fragAngle = acos(yuxian);
      fragAngle = degrees(fragAngle);

      if(oFrag.z > 0.0) {
        fragAngle = -fragAngle + 360.0;
      }

      float scanAngle = uTime * uSpeed - floor(uTime * uSpeed / 360.0) * 360.0;
      float angle = scanAngle - fragAngle;
      if(angle < 0.0){
        angle = angle + 360.0;
      }
      return angle;
    }
    void main() {
  `

  const fragementColor = `    
    if(length(vPosition) == 0.0 || length(vPosition) > uRadius-2.0){
      gl_FragColor = vec4( outgoingLight, diffuseColor.a );
    } else {
      float angle = calcAngle(vPosition);
      if(angle < uFollowWidth){ 
        float opacity =  1.0 - angle / uFollowWidth; 
        gl_FragColor = vec4( outgoingLight, diffuseColor.a * opacity );  
      } else { 
        gl_FragColor = vec4( outgoingLight, 0.0 ); 
      }
    }    
  `
    shader.fragmentShader = shader.fragmentShader.replace('void main() {', fragment)
    shader.fragmentShader = shader.fragmentShader.replace('gl_FragColor = vec4( outgoingLight, diffuseColor.a );', fragementColor)
  }

最后，通过定义事件来实现雷达扫描的动画效果

 const dt = clock.getDelta();
    time.value += dt; 
    startTime.value += dt;
    if (startTime.value >= startLength.value) {
      startTime.value = startLength.value;
    }