第2章 还记得点、线、面吗(一）
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第2章 还记得点、线、面吗(一）
1、 学会画点、画线、画面的知识
2、 学会绘制复杂的图形
1、因为精彩，所以值得
还记得2000年左右有一个很不错的OpenGL教程《Nehe OpenGL》，大学时，我才有机会读到那么好的教程。那时，废寝忘食，花了一个月的时间看完了整个教程。觉得不过瘾，又读了一遍师兄翻译的中文教程。在当时，Nehe教程实为经典，第一个原因是当时OpenGL的资料非常罕见，无论是新华书店，还是互联网上都很难找到一本详尽的OpenGL教程。第二个原因是NeHe教程的作者确实非常用心，写出来很精彩的实例，并浅显易懂的讲解了它。
我一直认为，我写《WebGL中文网》的目的是为3D爱好者们提供一套精彩的入门和精通资料，这套资料不仅包含基础知识，而且包含工程级别的实例，更重要的是，那能让大家理解图形学知识。长此以来，很多同学在学习了计算机图形学后，对图形学的知识还是不能应用。有很大的原因，就是缺少理论化的实践，所以，这点，我们也考虑到了，一定在讲解示例的过程中，将其中的图形学原理也给阐述清楚。
以使大家认真学习后，能够在较短的时间学到我所学习的知识。
关于图形学这些知识，我是用了很多时间去摸索的，在资料匮乏的时候去掌握一门新的知识，确实是很费时间和脑力的事情，但是现在，有了本教程，你可以直通光明顶，学到可以胜任WebGL工作的技能。我想，这也是《WebGL中文网》的宗旨吧。
2、不从画鸡蛋开始，我们从画点开始
睁开您的眼睛，看看你的周围，它是一个多么美妙的3D世界啊。3D世界由什么组成，除了上帝，还有谁能够回答呢？
是的，没有人能够回答这个问题。但是在计算机世界里，3D世界由什么组成就很好回答。
1、3D世界的组成
在计算机世界里，3D世界是由点组成，两个点能够组成一条直线，三个不在一条直线上的点就能够组成一个三角形面，无数三角形面就能够组成各种形状的物体，如下图：
我们通常把这种网格模型叫做Mesh模型。给物体贴上皮肤，或者专业点就叫做纹理，那么这个物体就活灵活现了。最后无数的物体就组成了我们的3D世界。
那么3D世界的组成，是否真的这样简单？是的，从编程的角度，目前为此，你只需要知道这些。下一节，我们从点说起。
2、在Threejs中定义一个点
在三维空间中的某一个点可以用一个坐标点来表示。一个坐标点由x,y,z三个分量构成。在three.js中，点可以在右手坐标系中表示：
空间几何中，点可以用一个向量来表示，在Three.js中也是用一个向量来表示的，代码如下所示：
THREE.Vector3 = function ( x, y, z ) {
this.x = x || 0;
this.y = y || 0;
this.z = z || 0;
};
我们来分析这段代码：前面我们已经知道了THREE是Three.js引擎的一个全局变量。只要你想用它，就可以在任何地方用它。有点充气娃娃的意思，不需要你同意，你想用就用吧。
那么THREE.Vector3呢，就是表示Vector3是定义在THREE下面的一个类。以后要用Vector3，就必须要加THREE前缀。当然Three.js的设计者，也可以不加THREE这个前缀，但是他们预见到，Three.js引擎中会有很多类型，最好给这些类型加一个前缀，以免与开发者的代码产生冲突。
THREE.Vector3被赋值为一个函数。这个函数有3个参数，分别代表x坐标，y坐标和z坐标的分量。函数体内的代码将他们分别赋值给成员变量x，y，z。看看上面的代码，中间使用了一个“||”（或）运算符，就是当x=null或者undefine时，this.x的值应该取0。
3、点的操作
在3D世界中点可以用THREE.Vector3D来表示。对应源码为/src/math/Vector3.js（注意：源码所在的位置，可能不同版本不一样，请自己搜索Vector3关键词来确定）。在您继续学习之前，你可以打开该文件浏览一下，推荐使用WebStorm，如果没有，你也可以用NotePad++。
现在来看看怎么定义个点，假设有一个点x=4，y=8，z=9。你可以这样定义它：
var point1 = new THREE.Vecotr3(4,8,9);
另外你也可以使用set方法，代码如下：
var point1 = new THREE.Vector3(); point1.set(4,8,9);
我们这里使用了set方法，为了以后深入学习的方便，这里将Vector3的常用方法列出如下，为了不影响文章的连贯性，我们专门列出了一个网页来介绍它。
3、实例：画一条彩色线
初中数学中有一个定理：两个不重合的点能够决定一条直线。在three.js中，也可以通过定义两个点，来画一条直线。我们先看看，这一节，我们要完成实例的效果图：
例子说明：这是一条每个点不同颜色的线条
这个例子的代码如下所示，可以在“【初级教程\chapter2\2-1.html】”中找到这份代码：在线浏览
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Three框架</title>
<script src="js/Three.js"></script>
<style type="text/css">
div#canvas-frame {
border: none;
cursor: pointer;
width: 100%;
height: 600px;
background-color: #EEEEEE;
}
</style>
<script>
var renderer;
function initThree() {
width = document.getElementById('canvas-frame').clientWidth;
height = document.getElementById('canvas-frame').clientHeight;
renderer = new THREE.WebGLRenderer({
antialias : true
});
renderer.setSize(width, height);
document.getElementById('canvas-frame').appendChild(renderer.domElement);
renderer.setClearColor(0xFFFFFF, 1.0);
}
var camera;
function initCamera() {
camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, width / height, 1, 10000);
camera.position.x = 0;
camera.position.y = 1000;
camera.position.z = 0;
camera.up.x = 0;
camera.up.y = 0;
camera.up.z = 1;
camera.lookAt({
x : 0,
y : 0,
z : 0
});
}
var scene;
function initScene() {
scene = new THREE.Scene();
}
var light;
function initLight() {
light = new THREE.DirectionalLight(0xFF0000, 1.0, 0);
light.position.set(100, 100, 200);
scene.add(light);
}
var cube;
function initObject() {
var geometry = new THREE.Geometry();
var material = new THREE.LineBasicMaterial( { vertexColors: true } );
var color1 = new THREE.Color( 0x444444 ), color2 = new THREE.Color( 0xFF0000 );
// 线的材质可以由2点的颜色决定
var p1 = new THREE.Vector3( -100, 0, 100 );
var p2 = new THREE.Vector3( 100, 0, -100 );
geometry.vertices.push(p1);
geometry.vertices.push(p2);
geometry.colors.push( color1, color2 );
var line = new THREE.Line( geometry, material, THREE.LinePieces );
scene.add(line);
}
function threeStart() {
initThree();
initCamera();
initScene();
initLight();
initObject();
renderer.clear();
renderer.render(scene, camera);
}
</script>
</head>
<body onload="threeStart();">
<div id="canvas-frame"></div>
</body>
</html>
看看initObjec函数的代码，就是画线的代码。
1、首先，我们声明了一个几何体geometry，如下：
var geometry = new THREE.Geometry();
几何体里面有一个vertices变量，可以用来存放点。
2、定义一种线条的材质，使用THREE.LineBasicMaterial类型来定义，它接受一个集合作为参数，其原型如下：
LineBasicMaterial( parameters )
Parameters是一个定义材质外观的对象，它包含多个属性来定义材质，这些属性是：
Color：线条的颜色，用16进制来表示，默认的颜色是白色。
Linewidth：线条的宽度，默认时候1个单位宽度。
Linecap：线条两端的外观，默认是圆角端点，当线条较粗的时候才看得出效果，如果线条很细，那么你几乎看不出效果了。
Linejoin：两个线条的连接点处的外观，默认是“round”，表示圆角。
VertexColors：定义线条材质是否使用顶点颜色，这是一个boolean值。意思是，线条各部分的颜色会根据顶点的颜色来进行插值。（如果关于插值不是很明白，可以QQ问我，QQ在前言中你一定能够找到，嘿嘿，虽然没有明确写出）。
Fog：定义材质的颜色是否受全局雾效的影响。
好了，介绍完这些参数，你可以试一试了，在课后，我们会展示不同同学的杰出作品。下面，接着上面的讲，我们这里使用了顶点颜色vertexColors: THREE.VertexColors，就是线条的颜色会根据顶点来计算。
var material = new THREE.LineBasicMaterial( { vertexColors: THREE.VertexColors } );
3、接下来，定义两种颜色，分别表示线条两个端点的颜色，如下所示：
var color1 = new THREE.Color( 0x444444 ), color2 = new THREE.Color( 0xFF0000 );
4、定义2个顶点的位置，并放到geometry中，代码如下：
var p1 = new THREE.Vector3( -100, 0, 100 ); var p2 = new THREE.Vector3( 100, 0, -100 ); geometry.vertices.push(p1); geometry.vertices.push(p2);
5、为4中定义的2个顶点，设置不同的颜色，代码如下所示：
geometry.colors.push( color1, color2 );
geometry中colors表示顶点的颜色，必须材质中vertexColors等于THREE.VertexColors 时，颜色才有效，如果vertexColors等于THREE.NoColors时，颜色就没有效果了。那么就会去取材质中color的值，这个很重要，大家一定记住。
6、定义一条线
定义线条，使用THREE.Line类，代码如下所示：
var line = new THREE.Line( geometry, material, THREE.LinePieces );
第一个参数是几何体geometry，里面包含了2个顶点和顶点的颜色。第二个参数是线条的材质，或者是线条的属性，表示线条以哪种方式取色。第三个参数是一组点的连接方式，我们会在后面详细讲解。
然后，将这条线加入到场景中，代码如下：
scene.add(line);
这样，场景中就会出现刚才的那条线段了。
各位，先休息一下吧，可以在线编辑一下本课的代码，会有实时的效果显示在你的眼前。哈哈，这可是我们精心为您准备的在线编辑功能啊。本课未完，未完部分见下章。如果在线编辑不管用，可能是浏览器问题，可以在顶部菜单下载代码包，本地运行。
