利用HTML5繪制點線面組成的3D圖形的示例

由 金聰采編 分享時間：2017-09-05 加入收藏我要投稿點贊

玩Cava玩了有兩三個禮拜了，平面的東西玩來玩去也就那樣，所以就開始折騰3D了。因為Cava畫布終究還是平面的，所以要有3D就得抽象出一個Z軸。然后再把3D坐標轉換成2D坐標，畫到畫布上，再通過旋轉等變換效果來產生3D感......
以下是【金聰采編】分享的內容全文：

玩Canvas玩了有兩三個禮拜了，平面的東西玩來玩去也就那樣，所以就開始折騰3D了。

　　因為Canvas畫布終究還是平面的，所以要有3D就得抽象出一個Z軸。然后再把3D坐標轉換成2D坐標，畫到畫布上，再通過旋轉等變換效果來產生3D感。做3D一般就是由點到線，然后由線到面。

　　【點】

　　點的話，之前我有寫過關于3D的博文解析3D標簽云，其實很簡單，這篇博文雖然講的是用div實現(xiàn)的3D標簽云，但是追根到底產生的3D原理是一樣的，就是最簡單的由點構成的3D了。每一個標簽就是一個點。也可以直接看這個DEMO：
2015512164236104.png (344×329)

3DBall
里面的總共有五百個點對象，每個點對象相應的根據他們的Z軸來改變他們的大小和透明度，再平均分布在球面上，就構成了點球體了。

　　【線】

　　如果知道怎么做點之后，線也就容易了，只要把點連起來就行了。這個沒做DEMO，不過也確實不難。就循環(huán)moveTo，然后lineTo，線就出來了。

　　【面】

　　這篇博文主要講面滴。
二話不說，先上個DEMO吧：
2015512164305697.png (170×168)

3D立方體

做一個立方體，我用了三個對象：點對象，面對象，以及立方體本身一個對象：

　　下面這個是點對象，x,y,z是點的三維坐標，_get2d方法是把三維坐標轉換到二維層面來。fallLength是焦距。

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var Vector = function(x,y,z){
this.x = x;
this.y = y;
this.z = z;
this._get2d = function(){
var scale = fallLength/(fallLength+this.z);
var x = centerX + this.x*scale;
var y = centerY + this.y*scale;
return {x:x , y:y};
}
}

　　然后是面對象：

　　面對象的屬性頁很容易理解，一個面就是一個正方形， v1v2v3v4是面的四個頂點，zIndex這個屬性很重要，是代表這個面的層級，是在最外面還是在里面，這個必須要有，這樣當用canvas畫的時候才能讓這個面畫在最前面，才不會被其他的面遮蓋。zIndex的值也很容易理解，就是頂點z軸坐標的平均值，其實也就是中心點的z軸坐標。顏色就是這個面的顏色啦。

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var Face = 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();
}
}

　　最后是立方體本身對象：

　　因為立方體最后要旋轉，所以，立方體對象里面不僅有面對象，還要有點對象，點旋轉后才會引起面的旋轉。length是立方體的邊長，_initVector是初始化立方體的各個頂點，_draw方法就是把所有點形成面，將面放入數組，然后對面進行排序（就是根據面里的zIndex排序），排序好后，調用每個面里的draw方法。立方體就出來了。

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var Cube = function(length){
this.length = length;
this.faces = [];
this.vectors = [];
}
Cube.prototype = {
_initVector:function(){
this.vectors[0] = new Vector(-this.length/2 , -this.length/2 , this.length/2);
this.vectors[1] = new Vector(-this.length/2 , this.length/2 , this.length/2);
this.vectors[2] = new Vector(this.length/2 , -this.length/2 , this.length/2);
this.vectors[3] = new Vector(this.length/2 , this.length/2 , this.length/2);
this.vectors[4] = new Vector(this.length/2 , -this.length/2 , -this.length/2);
this.vectors[5] = new Vector(this.length/2 , this.length/2 , -this.length/2);
this.vectors[6] = new Vector(-this.length/2 , -this.length/2 , -this.length/2);
this.vectors[7] = new Vector(-this.length/2 , this.length/2 , -this.length/2);
},
_draw:function(){
this.faces[0] = new Face(this.vectors[0] , this.vectors[1] , this.vectors[3] , this.vectors[2] , "#6c6");
this.faces[1] = new Face(this.vectors[2] , this.vectors[3] , this.vectors[5] , this.vectors[4] , "#6cc");
this.faces[2] = new Face(this.vectors[4] , this.vectors[5] , this.vectors[7] , this.vectors[6] , "#cc6");
this.faces[3] = new Face(this.vectors[6] , this.vectors[7] , this.vectors[1] , this.vectors[0] , "#c6c");
this.faces[4] = new Face(this.vectors[1] , this.vectors[3] , this.vectors[5] , this.vectors[7] , "#666");
this.faces[5] = new Face(this.vectors[0] , this.vectors[2] , this.vectors[4] , this.vectors[6] , "#ccc");
this.faces.sort(function(a , b){
return b.zIndex - a.zIndex;
});
this.faces.foreach(function(){
this.draw();
})
}
}

　　立方體做好了，接下來就可以讓它動起來了。根據鼠標位置改變立方體轉動的角度。rotateX和rotateY方法就是讓所有點繞X軸旋轉以及繞Y軸旋轉。這個的原理我在之前那個博文上好像有說過。。。。如果想了解更多，可以自己去百度一下計算機圖形學3D變換。繞X軸和繞Y軸是最簡單的旋轉矩陣了。當然，如果有興趣的還可以去搜一下繞任意軸旋轉矩陣。。。這個有點復雜，我本來想用它來做個魔方，不過遇到一些問題，暫時還沒解決。好吧，扯遠了。通過rotateX和rotateY兩個方法可以讓每個點獲得下一幀的位置，在動畫循環(huán)中重繪。這樣，轉動的立方體就做出來了。

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