⚡Three.js-在场景中导入3D动画模型


theme: scrolls-light
highlight: atom-one-dark

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Demo地址:import models

在Three.js中,像创建比较简单的Mesh时,我们可以直接使用Three.js自带的API实现,如果当我们需要创建形状复杂的物体时,我们就需要导入模型。

在导入模型之前,我们需要了解3D模型有哪些格式

1、格式

关于3D模型有很多格式

image.png

2、常见的格式

  • OBJ
  • FBX
  • STL
  • COLLADA
  • 3DS
  • GLTF

3、GLTF

glTF(gl传输格式)是一种开放格式的规范 (open format specification), 用于更高效地传输、加载3D内容。该类文件以JSON(.gltf)格式或二进制(.glb)格式提供, 外部文件存储贴图(.jpg、.png)和额外的二进制数据(.bin)。一个glTF组件可传输一个或多个场景, 包括网格、材质、贴图、蒙皮、骨架、变形目标、动画、灯光以及摄像机。

  • GL Transmission Format
  • Khronos Group团队创造
  • 这几年变得特别流行
  • 支持不同的数据集,像geometries,materials,cameras,lights…
  • 支持多种导出格式像json,binary,embed textures
  • 逐渐成为标准,很多3D软件,3D引擎,3D库都支持该格式。

不应该在任何场景为了使用GLTF格式而使用GLTF格式,比如你需要粒子效果时,没必要使用GLTF。

4、哪里可以找到模型

这里贴出一个仓库,里面有许多模型可供我们学习

glTF-Sample-Models

image.png

5、GLTF Format

一个 GLTF 文件可以包含多个格式.

  • glTF
  • glTF-Binary
  • glTF-Draco
  • glTF-Embedded

请注意,你的操作系统可能隐藏某些格式,尽量使用编辑器打开。

5.1 GLTF

├── Duck/                     # Duck模型
│   ├── glTF/                  
│   │   ├── Duck.gltf         # JSON格式的文件
│   │   └── Duck0.bin         # 二进制格式的文件
│   │   └── DuckCM.png        # 纹理  
  • 默认格式
  • 包含多个文件
  • Duck.gltf是一个JSON格式的文件,包含了cameras, lights, scenes, materials, objects transformstions, 但是不包含geometries和textures。
  • Duck0.bin是一个二进制文件,包含geometries(vertices positions, UV coordinates, normals, colors, etc.)
  • DuckCM.png是纹理

我们加载Duck.gltf时,其他文件会自动加载。

5.2 GLTF-BINARY

├── Duck/                     # Duck模型
│   ├── glTF-Binary/                  
│   │   ├── Duck.glb        # 二进制格式的文件 
  • 只有一个文件
  • 包含上面我们讨论的所有数据
  • 二进制格式
  • 通常更轻量
  • 因为只有一个文件所以容易加载
  • 很难改变其中的数据

5.3 GLTF-DRACO

├── Duck/                    # Duck模型
│   ├── glTF-Draco/                  
│   │   ├── 0.bin         
│   │   └── Duck.bin       
│   │   └── Duck.gltf 
│   │   └── DuckCM.png   
  • 像gltf格式,但是其中的数据经过Draco算法压缩处理
  • 更轻量

5.4 GLTF-Embedded

├── Duck/                     # Duck模型
│   ├── glTF-Embedded/                  
│   │   ├── Duck.gltf        # 二进制格式的文件 
  • 只有一个文件
  • JSON格式
  • 更重

6、在Three.js中加载模型

6.1 导入GLTFLoader

import { GLTFLoader } from "three/examples/jsm/loaders/GLTFLoader.js";

6.2 初始化loader

const gltfLoader = new GLTFLoader()

6.3 使用loader

gltfLoader.load(
  "/models/Duck/glTF/Duck.gltf",
  (gltf) => {
    console.log("success");
    console.log(gltf);
  },
  () => {
    console.log("progress");
  },
  () => {
    console.log("error");
  }
);

6.4 在场景中添加模型

模型在哪?

image.png

  • 这里的Mesh就是我们的模型
  • 我们不需要PerspectiveCamera
  • camera和duck继承自Object3D
  • Object3D被缩放(scale)地很小

多种方法将模型添加到场景中

  • Add the whole scene in our scene
  • Add the children of the scene to our scene and ignore the PerspectiveCamera
  • Filter the children before adding to the scene
  • Add only the Mesh and end up with a duck with wrong scale , position and rotation
  • Open the file in a 3D software, clean it and export it again
const gltfLoader = new GLTFLoader();
gltfLoader.load(
  "/models/Duck/glTF/Duck.gltf",
  (gltf) => {
    console.log("success");
    scene.add(gltf.scene.children[0]);
  }
);

导入其它格式的模型(glTF-Draco不生效)

gltfLoader.load(
  "/models/Duck/glTF-Binary/Duck.glb", // glTF-Binary
​
gltfLoader.load(
  "/models/Duck/glTF-Embedded/Duck.gltf", // glTF-Embedded

添加一个稍微复杂的模型(飞行头盔)

如果以上面的方式导入模型,我们只会得到模型的一部分, 我们尝试循环它们,并将它们添加到场景中

    for (const child of gltf.scene.children) {
      scene.add(child);
    }

由于我们在循环过程中,从场景1中的一部分移动的场景2中,场景1中的模型就会减少,这样就会导致我们的循环出现问题。

  1. 尝试使用while
while (gltf.scene.children.length) {
      scene.add(gltf.scene.children[0]);
}
  1. 使用 扩展运算符 …
const children = [...gltf.scene.children];
    for (const child of children) {
      scene.add(child);
    }
  1. 更简单的方式就是直接将模型中的scene添加到我们的场景中
scene.add(gltf.scene);

6.5 Draco Compression(Draco压缩)

Draco Compression can be usualy helpful.

  • Draco 压缩这种格式会更轻量
  • Draco压缩会针对于Buffer 数据
  • 我们可以在其他格式中使用Draco压缩,并非只用GLTF格式的模型
  • 由Google开源的

如何将Draco压缩过后的模型导入到我们的场景中呢?

使用DracoLoader

import { DRACOLoader } from "three/examples/jsm/loaders/DRACOLoader.js";
const dracoLoader = new DRACOLoader();

在Web Assembly中使用会更快,Three.js 提供了相应的文件夹在 /node_modules/three/examples/js/libs文件夹下的draco文件夹 将该文件夹移动的static文件夹下

dracoLoader.setDecoderPath("/draco/");
gltfLoader.setDRACOLoader(dracoLoader);

这样我们也可以使用glTF-Loader文件导入模型啦,它更轻量!! image.png

6.6 什么时候使用Draco 压缩格式

不应该什么时候都用,因为还需要加载DRACOLoader类以及Decoder。

如果模型很大,建议使用Draco格式,取决于你加载的模型大小,可以通过网站加载体验选择,做出正确的选择。

6.7 在场景中添加动画模型

gltfLoader.load("/models/Fox/glTF/Fox.gltf",

直接导入不做处理,它会很大,我们需要缩放一下

gltfLoader.load("/models/Fox/glTF/Fox.gltf", (gltf) => {
  gltf.scene.scale.set(0.025, 0.025, 0.025);
  scene.add(gltf.scene);
  console.log("success");
});

image.png 接下来就是处理模型的动画了

我们导入的gltf对象包含了一个animations 属性,它是AnimationClip的实例。

image.png

我们需要创建AnimationMixer,它就像音乐播放器一样,帮助我们播放动画。

  const mixer = new THREE.AnimationMixer(gltf.scene);

使用clipAction方法将AnimationClips添加到mixer中

  const action = mixer.clipAction(gltf.animations[0]);
  action.play()

处理完了,为什么还是没有动画呢,最重要的一步还不做,那就是在每一帧中更新mixer。 这里出现了作用域的问题,需要处理一下

let mixer = null;
gltfLoader.load("/models/Fox/glTF/Fox.gltf", (gltf) => {
  mixer = new THREE.AnimationMixer(gltf.scene);
  const action = mixer.clipAction(gltf.animations[0]);
  action.play();
  gltf.scene.scale.set(0.025, 0.025, 0.025);
  scene.add(gltf.scene);
  console.log("success");
});
const tick = () => {
  const elapsedTime = clock.getElapsedTime();
  const deltaTime = elapsedTime - previousTime;
  previousTime = elapsedTime;
​
  // Update mixer
  if (mixer) {
    mixer.update(deltaTime);
  }
​
  // Update controls
  controls.update();
​
  // Render
  renderer.render(scene, camera);
​
  // Call tick again on the next frame
  window.requestAnimationFrame(tick);
};
​
tick();

alive fox.gif 看,完美,我们成功导入了动画模型!

6.8 使用Three.js editor

Three.js 提供了一个可视化在线编辑器-Three.js editor,在其中你可以调整场景,灯光,材质等,因此我们可以先在该平台调试,感觉合适了之后再编码。

image.png

最后

看,我们成功的导入了3D模型,并且它们还带有动画,还是蛮酷的勒!

Demo地址

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