今天简单实现一个three.js的小Demo，加强自己对three知识的掌握与学习，只有在项目中才能灵活将所学知识运用起来，话不多说直接开始。
目录
项目搭建
平铺元素周期表
螺旋元素周期表
网格元素周期表
球状元素周期表
加底部交互按钮
项目搭建
本案例还是借助框架书写three项目，借用vite构建工具搭建vue项目，vite这个构建工具如果有不了解的朋友，可以参考我之前对其讲解的文章：vite脚手架的搭建与使用。搭建完成之后，用编辑器打开该项目，在终端执行 npm i 安装一下依赖，安装完成之后终端在安装 npm i three 即可。
因为我搭建的是vue3项目，为了便于代码的可读性，所以我将three.js代码单独抽离放在一个js文件当中，在views下的index.vue文件中使用该js文件，然后再将index.vue组件引入根组件。具体如下：
<template>
<div ref="canvasDom" id="canvasDom"></div>
</template>
<script setup>
import { reactive, onMounted } from 'vue'
import Base from "../components/scene.js"
let data = reactive({
base3d: {},
})
onMounted(() => {
data.base3d = new Base("#canvasDom")
})
</script>
<style scoped>
#canvasDom {
width: 100%;
height: 100%;
}
</style>接下来我们重点的three代码就不像之前的项目Demo一样直接写在vue组件中，例子 。这里我们直接将其放在一个js文件中，当然这里也是需要对three代码进行初始化代码处理，如下我们先定义一个基础的class类，将要使用的场景、相机、渲染器和渲染函数先定义起来：
import * as THREE from 'three'
class Base {
constructor(selector) {
this.container = document.querySelector(selector)
this.scene
this.camera
this.renderer
this.init()
this.animate()
}
init() {
this.initScene() // 初始化场景
this.initCamera() // 初始化相机
this.initRenderer() // 初始化渲染器
this.initControl() // 初始化控制器
this.windowSizeChange() // 初始化窗口大小
}
}
export default Base初始化场景：
initScene() { // 初始化场景
this.scene = new THREE.Scene() // 创建场景
}初始化相机：
initCamera() {
// 创建透视相机
this.camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 10);
// 设置相机位置
this.camera.position.set(0, 15, 20);
// 将相机添加到场景中
if (this.scene) {
this.scene.add(this.camera);
} else {
console.error("Scene is not initialized!");
}
// 设置相机观察目标并更新相关矩阵
this.camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));
this.camera.updateProjectionMatrix();
this.camera.updateMatrixWorld();
} 初始化渲染器：
initRenderer() { // 初始化渲染器
this.renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true });
// 设置渲染器尺寸
this.renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio) // 设置屏幕像素比
this.renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight) // 渲染的尺寸大小
this.renderer.toneMapping = THREE.ACESFilmicToneMapping // 色调映射
this.renderer.toneMappingExposure = 2 // 曝光程度
this.container.appendChild(this.renderer.domElement)
} 初始化控制器：
initControl() { // 初始化控制器
this.controls = new OrbitControls(this.camera, this.renderer.domElement)
this.controls.enableDamping = true // 启用阻尼或指数衰减的轨道控制
}初始化窗口大小：
windowSizeChange() { // 初始化窗口大小
window.addEventListener("resize", () => {
// 重置渲染器宽高比
this.renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
// 重置相机宽高比
this.camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
// 更新相机投影矩阵
this.camera.updateProjectionMatrix();
});
}设置渲染函数：
render() { // 渲染函数
this.renderer.render(this.scene, this.camera)
}
animate() { // 动画函数
this.renderer.setAnimationLoop(this.render.bind(this))
}完整代码如下：
import * as THREE from 'three'
import { OrbitControls } from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls'
class Base {
constructor(selector) {
this.container = document.querySelector(selector)
this.scene
this.camera
this.renderer
this.init()
this.animate()
}
init() {
this.initScene() // 初始化场景
this.initCamera() // 初始化相机
this.initRenderer() // 初始化渲染器
this.initControl() // 初始化控制器
this.windowSizeChange() // 初始化窗口大小
}
initScene() { // 初始化场景
this.scene = new THREE.Scene() // 创建场景
}
initCamera() {
// 创建透视相机
this.camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 10);
// 设置相机位置
this.camera.position.set(0, 15, 20);
// 将相机添加到场景中
if (this.scene) {
this.scene.add(this.camera);
} else {
console.error("Scene is not initialized!");
}
// 设置相机观察目标并更新相关矩阵
this.camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));
this.camera.updateProjectionMatrix();
this.camera.updateMatrixWorld();
}
initRenderer() { // 初始化渲染器
this.renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true });
// 设置渲染器尺寸
this.renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio) // 设置屏幕像素比
this.renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight) // 渲染的尺寸大小
this.renderer.toneMapping = THREE.ACESFilmicToneMapping // 色调映射
this.renderer.toneMappingExposure = 2 // 曝光程度
this.container.appendChild(this.renderer.domElement)
}
initControl() { // 初始化控制器
this.controls = new OrbitControls(this.camera, this.renderer.domElement)
this.controls.enableDamping = true // 启用阻尼或指数衰减的轨道控制
}
windowSizeChange() { // 初始化窗口大小
window.addEventListener("resize", () => {
// 重置渲染器宽高比
this.renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
// 重置相机宽高比
this.camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
// 更新相机投影矩阵
this.camera.updateProjectionMatrix();
});
}
render() { // 渲染函数
this.renderer.render(this.scene, this.camera)
}
animate() { // 动画函数
this.renderer.setAnimationLoop(this.render.bind(this))
}
}
export default Base写完之后，最后页面呈现一个黑色的背景说明我们的场景加载成功了：
ok，写完基础代码之后，接下来开始具体的Demo实操。
平铺元素周期表
本次项目元素周期表并不是使用我们常用的WebGLRenderer渲染器，而是CSS3DRenderer渲染器，两者区别如下，代码中是可以同时存在这两个渲染器的，它们各自负责不同类型的渲染任务。
WebGLRenderer：用于渲染基于 WebGL 的 3D 场景
CSS3DRenderer：用于渲染基于 CSS 的 3D 对象。这种情况通常用于在 Web 页面中同时显示 3D 对象和其他 HTML 元素，例如在 3D 场景中嵌入文字、按钮等。
因为本次项目单纯就使用基于CSS的3D对象，所以我们要对之前的代码进行修改，切换渲染器：
createCSS3DRenderer() { // 创建CSS3D渲染器
this.renderer3D = new CSS3DRenderer();
this.renderer3D.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
this.renderer3D.domElement.style.backgroundColor = 'black';
this.container.appendChild(this.renderer3D.domElement);
}接下来将元素周期表的相关数据进行如下的总结，将元素周期表的数据和位置抽离成js文件：
然后接下来在scene.js文件中引入元素周期表.js获取相关数据，进行如下函数创建元素周期表：
createElement() {
for (let i = 0; i < element.length; i+=5) {
// 创建父容器
let parent = document.createElement('div')
parent.style.backgroundColor = `rgba(0, 127, 127, ${Math.random() * 0.5 + 0.25})`
parent.className = 'element-container'
// 设置数字
let number = document.createElement('div')
number.className = 'element-number'
number.textContent = (i / 5) + 1
parent.appendChild(number)
// 设置元素名称
let symbol = document.createElement('div')
symbol.className = 'element-symbol'
symbol.textContent = element[i]
parent.appendChild(symbol)
// 详细信息
let detail = document.createElement('div')
detail.className = 'element-detail'
detail.innerHTML = element[i + 1] + '<br>' + element[i + 2]
parent.appendChild(detail)
// 实例化CSS3D对象
let element3D = new CSS3DObject(parent)
this.objects.push(element3D)
// 加载3D场景
this.scene.add(element3D)
}
}然后我们在App根组件中删除scoped设置全局css样式，给上面创建的div类名设置样式：
接下来我们开始处理元素周期表的位置样式，将element获取的位置数据进行放大，然后通过页面进行细微的调整：
// 处理元素周期表样式
handleTableStyle() {
for (let i = 0; i < element.length; i+=5) {
// 将第i+3个元素的值赋给objects数组中第i/5个对象的position.x属性
this.objects[i / 5].position.x = element[i + 3] * 140 - 1350
// 将第i+4个元素的值赋给objects数组中第i/5个对象的position.y属性
this.objects[i / 5].position.y = -element[i + 4] * 180 + 1000
}
}然后根据情况设置相机位置进行细微的调整，使得整个场景处于正中央即可：
// 设置相机位置
this.camera.position.set(0, 15, 2800);最终呈现的效果如下：
螺旋元素周期表
根据上面实现的基础上，接下来我们实现将元素周期表的位置进行一个螺旋状的展示，在three中提供了一个3D的函数，这个函数通常用于设置一个三维向量的坐标，其中柱面坐标系由一个半径、一个角度和一个高度组成。这种坐标系通常用于描述圆柱体表面上的点的位置，如下：
具体来说，setFromCylindricalCoords 函数接受柱面坐标系的三个参数：
1）radius：柱面坐标系中的半径。
2）theta：柱面坐标系中的角度，以弧度表示。
3）y：柱面坐标系中的高度。
当需要根据柱面坐标系来定位或者旋转一个对象时，可以使用这个函数来方便地设置该对象的位置或者方向，接下来通过如下代码进行简单的测试一下：
// 螺旋元素周期表
spiralTable() {
for (let i = 0; i < this.objects.length; i++) {
let theta = i
let y = i
this.objects[i].position.setFromCylindricalCoords(900, theta, y)
}
} 呈现的效果如下所示，可见是一圈圆，但我们想实现螺旋式的效果应该这么做，这里需要调整：
接下来对上面螺旋周期表函数进行一些参数的调整，然后设置一些rotation参数：
// 螺旋元素周期表
spiralTable() {
for (let i = 0; i < this.objects.length; i++) {
let theta = i * 0.175
let y = -i * 8 + 450
this.objects[i].position.setFromCylindricalCoords(900, theta, y)
let obj = new THREE.Object3D()
obj.position.copy(this.objects[i].position)
// 改变物体的旋转
obj.lookAt(0, this.objects[i].position.y, 0)
this.objects[i].rotation.x = obj.rotation.x
this.objects[i].rotation.y = obj.rotation.y + Math.PI
this.objects[i].rotation.z = obj.rotation.z
}
} 最终呈现的效果如下，大体效果还是不错的：
网格元素周期表
对于网格处理的函数也很简单，如下该函数的主要逻辑是遍历 this.objects 数组，并为每个元素（即每个物体）计算其在三维空间中的新位置。每个物体在 x、y 和 z 轴上的位置都基于其索引 i 来计算，以达到这种排列效果：
// 网格元素周期表
gridTable() {
for (let i = 0; i < this.objects.length; i++) {
this.objects[i].position.x = (i % 5) * 400 -720
this.objects[i].position.y = Math.floor((i / 5)) % 5 * 400 - 750
this.objects[i].position.z = -Math.floor((i / 25)) * 400
}
}最终呈现的效果如下：
球状元素周期表
在写球状元素周期表之前，我们先了解一下球概念，如下：
在threejs官网上，也有关于球状相关的api方法，如下：
在一个三维场景中，根据球状元素周期表的规则来排列和旋转一系列的物体。这里根据一定的数学规则（这里使用了反余弦函数和平方根函数）来调整 this.objects 数组中每个物体的位置和旋转模拟一种特殊的排列或动画效果：
// 球状元素周期表
ballTable() {
for (let i = 0; i < this.objects.length; i++) {
const phi = Math.acos( -1 + (2 * i) / this.objects.length); // 方向角
const theta = Math.sqrt(this.objects.length * Math.PI) * phi; // 半径
// 球坐标
this.objects[i].position.setFromSphericalCoords(800, phi, theta)
let obj = new THREE.Object3D()
let obj1 = this.objects[i]
obj.position.copy(obj1.position)
obj.lookAt(0, 0, 0)
obj1.rotation.x = obj.rotation.x
obj1.rotation.y = obj.rotation.y
obj1.rotation.z = obj.rotation.z
obj1.rotateOnAxis(new THREE.Vector3(0, 1, 0), Math.PI)
}
}最终呈现的效果如下：
加底部交互按钮
接下来我们实现点击底部的按钮进行不同的场景切换，如下：
<template>
<!-- 场景 -->
<div id="canvasDom"></div>
<!-- 按钮 -->
<div class="menu">
<button v-for="(btn, index) in buttons" :key="index" @click="handleButtonClick(btn.key)" :class="{ active: data.activeBtn === btn.key }">{{ btn.text }}</button>
</div>
</template>
<script setup>
import { reactive, onMounted } from 'vue'
import Base from "../components/scene.js"
let data = reactive({
base3d: {},
activeBtn: 'tile'
})
const buttons = [
{ key: 'tile', text: '平铺' },
{ key: 'spiral', text: '螺旋' },
{ key: 'grid', text: '网格' },
{ key: 'ball', text: '球状' }
]
const handleButtonClick = (btnKey) => {
switch (btnKey) {
case 'tile':
data.base3d.handleTableStyle()
break;
case 'spiral':
data.base3d.spiralTable()
break;
case 'grid':
data.base3d.gridTable()
break;
case 'ball':
data.base3d.ballTable()
break;
default:
break;
}
data.activeBtn = btnKey
}
onMounted(() => {
data.base3d = new Base("#canvasDom")
// 默认选中第一个按钮
handleButtonClick('tile')
})
</script>效果如下所示：
接下来我们设置其点击后样式：
<style scoped lang="scss">
#canvasDom {
width: 100%;
height: 100%;
}
.menu {
position: absolute;
z-index: 1000;
bottom: 20px;
text-align: center;
width: 100%;
button {
color: rgba(127, 255, 255, 0.75);
background: transparent;
outline: 1px solid rgba(127, 255, 255, 0.75);
padding: 10px 30px;
margin: 0 10px;
cursor: pointer;
&:hover {
background-color: rgba(0, 255, 255, 0.5);
}
&.active {
background-color: rgba(0, 255, 255, 0.6);
}
}
}
</style>最终呈现的效果如下：
