如何利用HTML5绘制点线面组成的3D图形的示例

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秋天的落叶随着秋姑娘翩翩起舞；秋天的落叶随着秋的旋律摇荡；秋天的落叶随着秋的微风留下一片光明的大道。秋天让我们来体会 "自古逢秋悲寂寥 "的凄凉；秋天让我们来体会 "无边落木萧萧下 "的哀愁；秋天让我们来体会 "秋空雁度青天远 "的疏朗。

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：

3DBall
里面的总共有五百个点对象，每个点对象相应的根据他们的Z轴来改变他们的大小和透明度，再平均分布在球面上，就构成了点球体了。

　　【线】

　　如果知道怎么做点之后，线也就容易了，只要把点连起来就行了。这个没做DEMO，不过也确实不难。就循环moveTo，然后lineTo，线就出来了。

　　【面】

　　这篇博文主要讲面滴。
二话不说，先上个DEMO吧 ：

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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  1. varVector=function(x,y,z){
  2. this.x=x;
  3. this.y=y;
  4. this.z=z;
  5. this._get2d=function(){
  6. varscale=fallLength/(fallLength+this.z);
  7. varx=centerX+this.x*scale;
  8. vary=centerY+this.y*scale;
  9. return{x:x,y:y};
  10. }
  11. }


　　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。

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  1. varFace=function(vector1,vector2,vector3,vector4,color){
  2. this.v1=vector1;
  3. this.v2=vector2;
  4. this.v3=vector3;
  5. this.v4=vector4;
  6. this.color=color;
  7. this.zIndex=(this.v1.z+this.v2.z+this.v3.z+this.v4.z)/4;
  8. this.draw=function(){
  9. ctx.save();
  10. ctx.beginPath();
  11. ctx.moveTo(this.v1._get2d().x,this.v1._get2d().y);
  12. ctx.lineTo(this.v2._get2d().x,this.v2._get2d().y);
  13. ctx.lineTo(this.v3._get2d().x,this.v3._get2d().y);
  14. ctx.lineTo(this.v4._get2d().x,this.v4._get2d().y);
  15. ctx.closePath();
  16. //ctx.fillStyle="rgba("+parseInt(Math.random()*255)+","+parseInt(Math.random()*255)+","+parseInt(Math.random()*255)+",0.2)";
  17. ctx.fillStyle=this.color;
  18. ctx.fill();
  19. }
  20. }


　　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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  1. varCube=function(length){
  2. this.length=length;
  3. this.faces=[];
  4. this.vectors=[];
  5. }
  6. Cube.prototype={
  7. _initVector:function(){
  8. this.vectors[0]=newVector(-this.length/2,-this.length/2,this.length/2);
  9. this.vectors[1]=newVector(-this.length/2,this.length/2,this.length/2);
  10. this.vectors[2]=newVector(this.length/2,-this.length/2,this.length/2);
  11. this.vectors[3]=newVector(this.length/2,this.length/2,this.length/2);
  12. this.vectors[4]=newVector(this.length/2,-this.length/2,-this.length/2);
  13. this.vectors[5]=newVector(this.length/2,this.length/2,-this.length/2);
  14. this.vectors[6]=newVector(-this.length/2,-this.length/2,-this.length/2);
  15. this.vectors[7]=newVector(-this.length/2,this.length/2,-this.length/2);
  16. },
  17. _draw:function(){
  18. this.faces[0]=newFace(this.vectors[0],this.vectors[1],this.vectors[3],this.vectors[2],"#6c6");
  19. this.faces[1]=newFace(this.vectors[2],this.vectors[3],this.vectors[5],this.vectors[4],"#6cc");
  20. this.faces[2]=newFace(this.vectors[4],this.vectors[5],this.vectors[7],this.vectors[6],"#cc6");
  21. this.faces[3]=newFace(this.vectors[6],this.vectors[7],this.vectors[1],this.vectors[0],"#c6c");
  22. this.faces[4]=newFace(this.vectors[1],this.vectors[3],this.vectors[5],this.vectors[7],"#666");
  23. this.faces[5]=newFace(this.vectors[0],this.vectors[2],this.vectors[4],this.vectors[6],"#ccc");
  25. this.faces.sort(function(a,b){
  26. returnb.zIndex-a.zIndex;
  27. });
  28. this.faces.foreach(function(){
  29. this.draw();
  30. })
  31. }
  32. }


　　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。

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  1. if("addEventListener"inwindow){
  2. window.addEventListener("mousemove",function(event){
  3. varx=event.clientX-canvas.offsetLeft-centerX;
  4. vary=event.clientY-canvas.offsetTop-centerY;
  5. angleY=x*0.0001;
  6. angleX=y*0.0001;
  7. });
  8. }
  9. else{
  10. window.attachEvent("onmousemove",function(event){
  11. varx=event.clientX-canvas.offsetLeft-centerX;
  12. vary=event.clientY-canvas.offsetTop-centerY;
  13. angleY=x*0.0001;
  14. angleX=y*0.0001;
  15. });
  16. }
  19. functionrotateX(vectors){
  20. varcos=Math.cos(angleX);
  21. varsin=Math.sin(angleX);
  22. vectors.foreach(function(){
  23. vary1=this.y*cos-this.z*sin;
  24. varz1=this.z*cos+this.y*sin;
  25. this.y=y1;
  26. this.z=z1;
  27. });
  28. }
  30. functionrotateY(vectors){
  31. varcos=Math.cos(angleY);
  32. varsin=Math.sin(angleY);
  33. vectors.foreach(function(){
  34. varx1=this.x*cos-this.z*sin;
  35. varz1=this.z*cos+this.x*sin;
  36. this.x=x1;
  37. this.z=z1;
  38. })
  39. }
  43. cube=newCube(80);
  44. cube._initVector();
  45. functioninitAnimate(){
  46. cube._draw();
  48. animate();
  49. }
  51. functionanimate(){
  52. ctx.clearRect(0,0,canvas.width,canvas.height)
  54. rotateY(cube.vectors);
  55. rotateX(cube.vectors);
  56. cube._draw();
  57. if("requestAnimationFrame"inwindow){
  58. requestAnimationFrame(animate);
  59. }
  60. elseif("webkitRequestAnimationFrame"inwindow){
  61. webkitRequestAnimationFrame(animate);
  62. }
  63. elseif("msRequestAnimationFrame"inwindow){
  64. msRequestAnimationFrame(animate);
  65. }
  66. elseif("mozRequestAnimationFrame"inwindow){
  67. mozRequestAnimationFrame(animate);
  68. }
  69. else{
  70. setTimeout(animate,16);
  71. }
  72. }


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）

本文如何利用HTML5绘制点线面组成的3D图形的示例到此结束。我们的生命，就是以不断出发的姿势得到重生。小编再次感谢大家对我们的支持！