WebGL

想必各位看官大大都了解过    
    
    
，进行3D图形渲染 


     


     


     ，主要依赖显卡（GPU）为我们提供强大的运算支持    
    
    
。GPU也像不同CPU架构具备不同的指令集一样

 




 




 



，不同的显卡厂商也为不同的GPU型号提供了不同的底层指令逻辑   

   

   

，所支持的能力也不尽相同 


     


     


     。为了简化方便图形应用开发和硬件适配的工作量  

     

     

    ，诞生了一些可以让不同应用方便调用的图形库


  




  




  


，用以抹平底层硬件实现的差异  


  


  


，例如OpenGL
    
    
    
、 Direct3D     


     


     


、Vulkan......

基本概念

WebGL（Web Graphics Library   
     
     
   ，Web图形库）



   




   




   

， 是一个JavaScript API 



 



 



，可在任何兼容的Web浏览器中渲染高性能的交互式3D和2D图形                ，而无需使用插件 

 




 




 



。 WebGL通过引入一个与OpenGL ES 2.0非常一致的API来做到这一点




    




    




    
，该API可以在HTML5 元素中使用   

   

   

。 这种一致性使API可以利用用户设备提供的硬件图形加速  

     

     

    。通过这些接口














，开发者可以直接跟GPU进行通信


  




  




  


。

目前支持 WebGL 的浏览器有：Firefox 4+, Google Chrome 9+, Opera 12+, Safari5.1+, Internet Explorer 11+和Microsoft Edge build 10240+；然而, WebGL一些特性也需要用户的硬件设备支持  


  


  


。

WebGL 2 API引入了对大部分的OpenGL ES 3.0功能集的支持; 它是通过WebGL2RenderingContext界面提供的   
     
     
   。

WebGL 程序分为 2 部分：

使用 Javascript 编写的运行在CPU的程序 使用 GLSL 编写的运行在GPU的着色器程序

着色器程序接收CPU传过来的数据                ，并进行一定处理



     



     



     ，最终渲染成丰富多彩的应用样式



   




   




   

。

3D坐标系

WebGL 3D坐标系

渲染流程

WebGL 能绘制的基本图元只有 3 种















，分别是点 




 




 




 、线段

   

   

   
、三角形    
    
    
，对应了物理世界中的点线面 



 



 



。所有复杂的图形或者立方体 


     


     


     ，都是先用点组成基本结构

 




 




 



，然后用三角形将这些点构成的平面填充起来   

   

   

，最后由多个平面组成几何体                。

但现实情况是  

     

     

    ，如果想生成满足各种应用场景的复杂形状


  




  




  


，几何结构会非常复杂  


  


  


，代码写起来也会非常复杂




    




    




    
。这时候就会有看官会问了：那我写个🐱 啊？别着急哈   
     
     
   ，咱不是前端开发者嘛



   




   




   

，所以肯定会有对前端友好的开发方式嘛~

Three.js

Three.js是基于原生WebGL封装运行的三维引擎 



 



 



，在所有WebGL引擎中                ，Three.js是国内文资料最多     

     

     

、使用最广泛的三维引擎














。

github链接：github.com/mrdoob/thre…

Three.js官网：threejs.org/

Three.js文档：threejs.org/docs/index.…

Three.js示例：threejs.org/examples/#w…

Three.js应用

既然Threejs是一款WebGL三维引擎




    




    




    
，那么它可以用来做什么想必各位看官大大一定很关心                。所以接下来内容会展示一些基于Three.js引擎或Three.js类似引擎开发的Web3D应用














，以便大家了解~

物联网3D可视化

物联网粮仓3D可视化案例：www.yanhuangxueyuan.com/3D/liangcan…

产品720在线预览

玉镯产品在线预览案例：www.yanhuangxueyuan.com/3D/liangcan…

沙发在线预览

沙发在线预览：app.xuanke3d.com/apps/trayto…

服装在线预览

服装在线预览：suit.xuantech.cn/

洗衣机在线交互预览

洗衣机在线交互预览：cdn.weshape3d.com/hir001/1021…

数据可视化

解析GeoJSON数据中国GDP数据可视化：www.yanhuangxueyuan.com/3D/geojsonC…

H5/微信小游戏

非常火的微信小游戏跳一跳就是使用Three.js引擎开发的



     



     



     。 开发3D类的H5小游戏或者微信小游戏                ，Three.js引擎是非常好的选择















。

通过Threejs开发的小游戏



     



     



     ，可以直接部署在微信小程序或者web端















，无需下载    
    
    
，方便传播 


     


     


     ，目前的生态非常和小游戏开发    
    
    
。

科教领域

在科教领域通过3D方式展示特定的知识相比较图像更为直观 


     


     


     。

科研平台-蛋白质结构可视化案例：www.rcsb.org/3d-view/2JE…

化学相关——分子结构可视化：www.yanhuangxueyuan.com/3D/fenzi/in…

地理天文相关——太阳系3D预览：www.yanhuangxueyuan.com/3D/solarSys…

机械领域

机械模型在线预览demo：www.yanhuangxueyuan.com/3D/jixiezhu…

Onshape是一款机械领域的三维建模软件

 




 




 



，如果熟悉Solidworks  




  




  




 、UG等CAD软件   

   

   

，那么你可以把Onshape理解为云Solidworks

 




 




 



。

WebVR

对于现在比较火的VR


  


  


  
、AR概念  

     

     

    ，WebGL技术的出现


  




  




  


，也是一个好消息  


  


  


，如果你想预览一些VR内容   
     
     
   ，完全可以不下载一个VR相关的APP



   




   




   

，通过threejs引擎实现VR内容发布 



 



 



，然后用户直接通过微信等社交方式推广                ，直接打开VR内容链接就可以观看   

   

   

。

VR与Web3D技术结合自然就衍生出来一个新的概念WebVR




    




    




    
，也就是基于Web实现的VR内容  

     

     

    。

家装室内设计相关

室内设计作品展示案例：www.yanhuangxueyuan.com/3D/houseDes…

相关库

下面表格列举了一些Three.js相关的开源库


  




  




  


。

库 功能 Physijs Physijs是一款物理引擎














，可以协助基于原生WebGL或使用three.js创建模拟物理现象                ，比如重力下落     
     
     
、物体碰撞等物理现 stats.js JavaScript性能监控器



     



     



     ，同样也可以测试webgl的渲染性能 dat.gui 轻量级的icon形用户界面框架















，可以用来控制Javascript的变量    
    
    
，比如WebGL中一个物体的尺寸   




   




   




 、颜色 tween.js 借助tween.js快速创建补间动画 


     


     


     ，可以非常方便的控制机械



 



 



 
、游戏角色运动 ThreeBSP 可以作为three.js的插件

 




 




 



，完成几何模型的布尔   

   

   

，各类三维建模软件基本都有布尔的概念 react-three-fiber Threejs的React 渲染器  


  


  


。 gltfjsx 一个小型命令行工具  

     

     

    ，可将 GLTF 资产转换为声明性和可重用的react-three-fiber JSX 组件   
     
     
   。