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three.js 07-04 之 Points 粒子系統

    前面都是在介紹 如何通過 THREE.Sprite 來構建粒子系統。本篇我們來介紹一下如何通過 THREE.Points 及 THREE.PointsMaterial 來構建粒子系統。我們先來看一個完整的示例,程式碼如下所示:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>示例 07.01 - Particles</title>
	<script src="../build/three.js"></script>
	<script src="../build/js/controls/OrbitControls.js"></script>
	<script src="../build/js/libs/stats.min.js"></script>
	<script src="../build/js/libs/dat.gui.min.js"></script>
	<script src="../jquery/jquery-3.2.1.min.js"></script>
    <style>
        body {
            /* 設定 margin 為 0,並且 overflow 為 hidden,來完成頁面樣式 */
            margin: 0;
            overflow: hidden;
        }
		/* 統計物件的樣式 */
		#Stats-output {
			position: absolute;
			left: 0px;
			top: 0px;
		}
    </style>
</head>
<body>

<!-- 用於 WebGL 輸出的 Div -->
<div id="webgl-output"></div>
<!-- 用於統計 FPS 輸出的 Div -->
<div id="stats-output"></div>

<!-- 執行 Three.js 示例的 Javascript 程式碼 -->
<script type="text/javascript">

	var scene;
	var camera;
	var render;
	var webglRender;
	//var canvasRender;
	var controls;
	var stats;
	var guiParams;
	
	var particles;
	
	var ambientLight;
	var spotLight;
	var axesHelper;
	//var cameraHelper;

    $(function() {
		stats = initStats();
		scene = new THREE.Scene();
		
		webglRender = new THREE.WebGLRenderer( {antialias: true, alpha: true} ); // antialias 抗鋸齒
		webglRender.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
		webglRender.setClearColor(0x0F0F0F, 1.0); // 0xeeeeee
		webglRender.shadowMap.enabled = true; // 允許陰影投射
		render = webglRender;
		
		camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.01, 2147483647); // 2147483647
		camera.position.set(0, 0, 200);
		
		var target = new THREE.Vector3(10, 0 , 0);
		controls = new THREE.OrbitControls(camera, render.domElement);
		controls.target = target;
		camera.lookAt(target);
		
		$('#webgl-output')[0].appendChild(render.domElement);
		window.addEventListener('resize', onWindowResize, false);
		
		// 加入一個座標軸:X(橙色)、Y(綠色)、Z(藍色)
		//axesHelper = new THREE.AxesHelper(60);
		//scene.add(axesHelper);
		
		ambientLight = new THREE.AmbientLight(0x0c0c0c);
		scene.add(ambientLight);
		
		spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);
        spotLight.position.set(0, 260, 230);
		spotLight.shadow.mapSize.width = 5120; // 必須是 2的冪,預設值為 512
		spotLight.shadow.mapSize.height = 5120; // 必須是 2的冪,預設值為 512
        spotLight.castShadow = true;
        scene.add(spotLight);
		//cameraHelper = new THREE.CameraHelper(spotLight.shadow.camera);
		//scene.add(cameraHelper);
		
		// 建立粒子
		createParticles();
		
		/** 用來儲存那些需要修改的變數 */
		guiParams = new function() {
			this.rotationSpeed = 0.002;
		}
		/** 定義 dat.GUI 物件,並繫結 guiParams 的幾個屬性 */
		var gui = new dat.GUI();
		gui.add(guiParams, 'rotationSpeed', 0, 0.02, 0.001);
		
		renderScene();
    });
	
	/** 渲染場景 */
	function renderScene() {
		stats.update();
		rotateMesh(); // 旋轉物體
		
		requestAnimationFrame(renderScene);
		render.render(scene, camera);
	}
	
	/** 初始化 stats 統計物件 */
	function initStats() {
		stats = new Stats();
		stats.setMode(0); // 0 為監測 FPS;1 為監測渲染時間
		$('#stats-output').append(stats.domElement);
		return stats;
	}
	
	/** 當瀏覽器視窗大小變化時觸發 */
	function onWindowResize() {
		camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
		camera.updateProjectionMatrix();
		render.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
	}
	
	/** 旋轉物體 */
	var step = 0;
	function rotateMesh() {
		step += guiParams.rotationSpeed;
		for (var i = 0; i < scene.children.length; i++) {
			var mesh = scene.children[i];
			if (mesh instanceof THREE.Points) {
				//mesh.rotation.x = i < 4 ? step : -step;
				mesh.rotation.y = i < 4 ? step : -step;
				//mesh.rotation.z = i < 4 ? step : -step;
				
				// 變顏色
				var h = ( 360 * ( 1.0 + step ) % 360 ) / 360;
				mesh.material.color.setHSL(h, mesh.material.color.getHSL().s, mesh.material.color.getHSL().l);
			}
		};
	}
	
	/** 從 Geometry 建立粒子 */
	function createParticles() {
		// 每個 Geometry 中模擬5萬個點
		var geometry = new THREE.Geometry();
		for (var i = 0; i < 50000; i++) {
			var vertext = new THREE.Vector3(
				Math.random() * 2000 - 1000,
				Math.random() * 2000 - 1000,
				Math.random() * 2000 - 1000
			);
			geometry.vertices.push(vertext);
		}
		
		var loader = new THREE.TextureLoader();
		var sprite = loader.load('../examples/textures/sprites/ball.png');
		var color = [1.0, 0.2, 0.3];
		var size = 20;
			
		// 建立粒子
		var pointsMaterial = new THREE.PointsMaterial( {size: size, map: sprite, depthTest: false, transparent: true, opacity: 1.0, blending: THREE.AdditiveBlending} );
		pointsMaterial.color.setRGB(color[0], color[1], color[2]);
		particles = new THREE.Points(geometry, pointsMaterial);
		particles.rotation.set(Math.random() * 6, Math.random() * 6, Math.random() * 6);
		
		scene.add(particles);
	}
	
</script>
</body>
</html>
其中用到了一個外部圖片,在 three.js 釋出包裡可以找到,路徑是 examples/textures/sprites/ball.png。這個示例的效果如下圖所示:


    在這個例子中,最關鍵的就是那個 createParticles() 函式。在這個函式中,我們建立了一個 THREE.Geometry 物件,接著我們用了一個迴圈並通過 THREE.Vector3 物件建立了5萬個的點,隨後把這些點放入了前面構造的 THREE.Geometry 物件的 vertices 屬性中。接著我們用 THREE.TextureLoader 物件從外部載入了一個有立體感的球體紋理,然後把這個紋理當做引數傳給了一個叫 THREE.PointsMaterial 材質物件,最後通過 THREE.Points 物件創建出了想要的粒子系統。