Three.js实现脸书元宇宙3D动态Logo效果

编辑: admin 分类: javascript 发布时间: 2021-11-24 来源:互联网

背景

Facebook 近期将其母公司改名为 Meta，宣布正式开始进军 元宇宙 🪐领域。本文主要讲述通过 Three.js + Blender 技术栈，实现 Meta 公司炫酷的 3D 动态 Logo，内容包括基础模型圆环、环面扭结、管道及模型生成、模型加载、添加动画、添加点击事件、更换材质等。

什么是元宇宙

元宇宙 Metaverse 一词源于 1992 年尼尔·斯蒂芬森的 《雪崩》，该书描述了一个平行于现实世界的虚拟世界 Metaverse，所有现实生活中的人都有一个网络分身 Avatar。维基百科 对元宇宙的描述是：通过虚拟增强的物理现实，呈现收敛性和物理持久性特征的，基于未来互联网，具有链接感知和共享特征的 3D 虚拟空间。

元宇宙的内涵是吸纳了信息革命 5G/6G、互联网革命 web3.0、人工智能革命，以及 VR、AR、MR，特别是游戏引擎在内的虚拟现实技术革命的成果，向人类展现出构建与传统物理世界平行的全息数字世界的可能性；引发了信息科学、量子科学，数学和生命科学的互动，改变科学范式；推动了传统的哲学、社会学甚至人文科学体系的突破；囊括了所有的数字技术。正如电影 《头号玩家》 的场景，在未来某一天，人们可以随时随地切换身份，自由穿梭于物理世界和数字世界，在虚拟空间和时间节点所构成的元宇宙中生活学习。

实现效果

进入正题，先来看看本文示例的实现效果。

🔗 在线预览：https://dragonir.github.io/3d-meta-logo （由于模型较大，加载进度可能比较缓慢，需要耐心等待）

开发实现

📌 注意：上述示例动图展示的是试炼四，不想看试错过程（试炼一、试炼二、试炼三）的，可直接跳转到试炼四段落查看详细实现流程。失败流程中都列出了难点，知道解决方案的大佬请在评论区不吝赐教。

开发之前我们先观察一下 Meta Logo，可以发现它是一个圆环经过对折扭曲形成的，因此实现它的时候可以从实现圆环开始。

试炼一：THREE.TorusGeometry

Three.js 提供的基础几何体 THREE.TorusGeometry（圆环），它是一种看起来像甜甜圈 🍩 的简单图形。主要参数：

radius：可选。定义圆环的半径尺寸。默认值是 1。
tube：可选。定义圆环的管子半径。默认值是 0.4。
radialSegments：可选。定义圆环长度方向上的分段数。默认值是 8。
tubularSegments：可选。定义圆环宽度方向上的分段数。默认值是 6。
arc：可选。定义圆环绘制的长度。取值范围是 0 到 2 * π。默认值是 2 * π（一个完整的圆）。

语法示例：

THREE.TorusGeometry(radius, tube, radialSegments, tubularSegments, arc);

😭 失败：没有找到扭曲圆环的方法。

试炼二：THREE.TorusKnotGeometry

THREE.TorusKnotGeometry 可以用来创建三维环面扭结，环面扭结是一种比较特别的结，看上去像一根管子绕着它自己旋转了几圈。主要参数：

radius：可选。设置完整圆环的半径，默认值是 1。
tube：可选。设置管道的半径，默认值是 0.4。
radialSegments：可选。指定管道截面的分段数，段数越多，管道截面圆越光滑，默认值是 8。tubularSegments：可选。指定管道的分段数，段数越多，管道越光滑，默认值是 64。
p：可选。决定几何体将绕着其旋转对称轴旋转多少次，默认值是 2。
q：可选。决定几何体将绕着其内部圆环旋转多少次，默认值是 3。

语法示例：

THREE.TorusKnotGeometry(radius, tube, radialSegments, tubularSegments , p, q);

😭 失败：没找到能够控制手动扭曲程度的方法。

试炼三：THREE.TubeGeometry

THREE.TubeGeometry 沿着一条三维的样条曲线拉伸出一根管。你可以指定一些定点来定义路径，然后使用 THREE.TubeGeometry 创建这根管。主要参数：

path：该属性用一个 THREE.SplineCurve3 对象来指定管道应当遵循的路径。
segments：该属性指定构建这个管所用的分段数。默认值为 64.路径越长，指定的分段数应该越多。
radius：该属性指定管的半径。默认值为 1.
radiusSegments：该属性指定管道圆周的分段数。默认值为 8，分段数越多，管道看上去越圆。
closed：如果该属性设置为 true，管道的头和尾会连起来，默认值为 false。

代码示例

// ...
var controls = new function () {
  // 点的位置坐标
  this.deafultpoints = [
    [0, 0.4, -0.4],
    [0.4, 0, 0],
    [0.4, 0.8, 0.4],
    [0, 0.4, 0.4],
    [-0.4, 0, 0],
    [-0.4, 0.8, -0.4],
    [0, 0.4, -0.4]
  ]
  this.segments = 64;
  this.radius = 1;
  this.radiusSegments = 8;
  this.closed = true;
  this.points = [];
  this.newPoints = function () {
    var points = [];
    for (var i = 0; i < controls.deafultpoints.length; i++) {
      var _x = controls.deafultpoints[i][0] * 22;
      var _y = controls.deafultpoints[i][1] * 22;
      var _z = controls.deafultpoints[i][2] * 22;
      points.push(new THREE.Vector3(_x, _y, _z));
    }
    controls.points = points;
    controls.redraw();
  };
  this.redraw = function () {
    redrawGeometryAndUpdateUI(gui, scene, controls, function() {
      return generatePoints(controls.points, controls.segments, controls.radius, controls.radiusSegments,
        controls.closed);
    });
  };
};
controls.newPoints();
function generatePoints(points, segments, radius, radiusSegments, closed) {
  if (spGroup) scene.remove(spGroup);
  spGroup = new THREE.Object3D();
  var material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0xff0000, transparent: false });
  points.forEach(function (point) {
    var spGeom = new THREE.SphereGeometry(0.1);
    var spMesh = new THREE.Mesh(spGeom, material);
    spMesh.position.copy(point);
    spGroup.add(spMesh);
  });
  scene.add(spGroup);
  return new THREE.TubeGeometry(new THREE.CatmullRomCurve3(points), segments, radius, radiusSegments, closed);
}
// ...

😊 勉强成功：但是管道连成的圆环不够圆，实现完美的圆弧需要精确的坐标，暂时没找到坐标计算方法。

试炼四：Blender + Three.js

虽然使用 THREE.TubeGeometry 可以勉强实现，但是效果并不好，要实现圆滑的环，需要为管道添加精确的扭曲圆环曲线路径函数。由于数学能力有限 🤕️，暂时没找到扭曲圆弧路径计算的方法。因此决定从建模层面解决。

成功 😄：但是手残的我使用 Blender 建模花费了大量的时间 💔。

建模教程

逛 B站 的时候发现了这位大佬发的宝藏视频，刚好解决了自己的难题。

🎦 传送门：【动态设计教程】AE+blender能怎么玩？脸书元宇宙Meta动态logo已完全解析，100%学会

用Blender建模

使用 Blender 进行建模，并导出可携带动画的 fbx 格式，导出的时候不要忘记勾选 烘焙动画 选项。

加载依赖

<script src="./assets/libs/three.js"></script>
<script src="./assets/libs/loaders/FBXLoader.js"></script>
<script src="./assets/libs/inflate.min.js"></script>
<script src="./assets/libs/OrbitControls.js"></script>
<script src="./assets/libs/stats.js"></script>

场景初始化

var container, stats, controls, compose, camera, scene, renderer, light, clickableObjects = [], mixer, mixerArr = [], manMixer;
var clock = new THREE.Clock();
init();
animate();
function init() {
  container = document.createElement('div');
  document.body.appendChild(container);
  // 场景
  scene = new THREE.Scene();
  scene.transparent = true;
  scene.fog = new THREE.Fog(0xa0a0a0, 200, 1000);
  // 透视相机：视场、长宽比、近面、远面
  camera = new THREE.PerspectiveCamera(60, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
  camera.position.set(0, 4, 16);
  camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));
  // 半球光源：创建室外效果更加自然的光源
  light = new THREE.HemisphereLight(0xefefef);
  light.position.set(0, 20, 0);
  scene.add(light);
  // 平行光
  light = new THREE.DirectionalLight(0x2d2d2d);
  light.position.set(0, 20, 10);
  light.castShadow = true;
  scene.add(light);
  // 环境光
  var ambientLight = new THREE.AmbientLight(0xffffff, .5);
  scene.add(ambientLight);
  // 网格
  var grid = new THREE.GridHelper(100, 100, 0xffffff, 0xffffff);
  grid.position.set(0, -10, 0);
  grid.material.opacity = 0.3;
  grid.material.transparent = true;
  scene.add(grid);
  renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true, alpha: true });
  renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);
  renderer.outputEncoding = THREE.sRGBEncoding;
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
  // 背景色设置为透明
  renderer.setClearAlpha(0);
  // 开启阴影
  renderer.shadowMap.enabled = true;
  container.appendChild(renderer.domElement);
  // 添加镜头控制器
  controls = new THREE.OrbitControls(camera, renderer.domElement);
  controls.target.set(0, 0, 0);
  controls.update();
  window.addEventListener('resize', onWindowResize, false);
  // 初始化性能插件
  stats = new Stats();
  container.appendChild(stats.dom);
}
// 屏幕缩放
function onWindowResize() {
  camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
  camera.updateProjectionMatrix();
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
}

📌 想了解场景初始化的详细流程，可阅读我的另一篇文章《使用three.js实现炫酷的酸性风格3D页面》。

加载Logo模型

使用 FBXLoader 加载模型，并设置模型的位置和大小。

var loader = new THREE.FBXLoader();
loader.load('assets/models/meta.fbx', function (mesh) {
  mesh.traverse(function (child) {
    if (child.isMesh) {
      child.castShadow = true;
      child.receiveShadow = true;
    }
  });
  mesh.rotation.y = Math.PI / 2;
  mesh.position.set(0, 1, 0);
  mesh.scale.set(0.05, 0.05, 0.05);
  scene.add(mesh);
});

添加材质

本文 Logo 使用的是 MeshPhysicalMaterial材质，它是一种 PBR 物理材质，可以更好的模拟光照计算，相比较高光网格材质 MeshPhongMaterial 渲染效果更逼真。使用 THREE.TextureLoader 为材质添加 map 属性来加载模型贴图。下图是金属质感的纹理贴图。

var texLoader = new THREE.TextureLoader();
loader.load('assets/models/meta.fbx', function (mesh) {
  mesh.traverse(function (child) {
    if (child.isMesh) {
      if (child.name === '贝塞尔圆') {
        child.material = new THREE.MeshPhysicalMaterial({
          map: texLoader.load("./assets/images/metal.png"),
          metalness: .2,
          roughness: 0.1,
          exposure: 0.4
        });
      }
    }
  });
})

添加动画

Animat【本文由http://www.1234xp.com/xgzq.html首发,转载请保留出处，谢谢】ionMixer 对象是场景中特定对象的动画播放器。当场景中的多个对象独立动画时，可以为每个对象使用一个 AnimationMixer。
AnimationMixer 对象的 clipAction 方法生成可以控制执行动画的实例。

loader.load('assets/models/meta.fbx', function (mesh) {
  mesh.animations.map(item => {
    mesh.traverse(child => {
      // 因为模型中有多个物体，并且各自有不同动画，示例中只为贝塞尔圆这个网格添加动画
      if (child.name === '贝塞尔圆') {
        let mixer = new THREE.AnimationMixer(child);
        mixerArr.push(mixer);
        let animationClip = item;
        animationClip.duration = 8;
        let clipAction = mixer.clipAction(animationClip).play();
        animationClip = clipAction.getClip();
      }
    })
  })
});

添加动画之后，不要忘了要在 requestAnimationFrame 中更新动画。

function animate() {
  renderer.render(scene, camera);
  // 获得前后两次执行该方法的时间间隔
  let time = clock.getDelta();
  // 更新logo动画
  mixerArr.map(mixer => {
    mixer && mixer.update(time);
  });
  // 更新人物动画
  manMixer && manMixer.update(time);
  stats.update();
  requestAnimationFrame(animate);
}

展示加载进度

FBXLoader 同时返回两个回调函数，可以像下面这样使用，用来展示模型加载进程展示以及加载失败的逻辑实现。

<div class="loading" id="loading">
  <p class="text">加载进度<span id="progress">0%</span></p>
<div>

var loader = new THREE.FBXLoader();
loader.load('assets/models/meta.fbx', mesh => {
}, res => {
  // 加载进程
  let progress = (res.loaded / res.total * 100).toFixed(0);
  document.getElementById('progress').innerText = progress;
  if (progress === 100) {
    document.getElementById('loading').style.display = 'none';
  }
}, err => {
  // 加载失败
  console.log(err)
});

实现效果

点击更换材质

监听页面的点击事件，通过 HREE.Raycaster 拿到当前点击对象，为了展示例子，我为点击对象更换了一种材质 THREE.MeshStandardMaterial，并赋予它随机的 color 颜色、metalness 金属质感以及 roughness 粗糙程度。

//声明raycaster和mouse变量
var raycaster = new THREE.Raycaster();
var mouse = new THREE.Vector2();
function onMouseClick(event) {
  // 通过鼠标点击的位置计算出raycaster所需要的点的位置，以屏幕中心为原点，值的范围为-1到1.
  mouse.x = (event.clientX / window.innerWidth) * 2 - 1;
  mouse.y = - (event.clientY / window.innerHeight) * 2 + 1;
  // 通过鼠标点的位置和当前相机的矩阵计算出raycaster
  raycaster.setFromCamera(mouse, camera);
  // 获取raycaster直线和所有模型相交的数组集合
  let intersects = raycaster.intersectObjects(clickableObjects);
  if (intersects.length > 0) {
    console.log(intersects[0].object)
    let selectedObj = intersects[0].object;
    selectedObj.material = new THREE.MeshStandardMaterial({
      color: `#${Math.random().toString(16).slice(-6)}`,
      metalness: Math.random(),
      roughness: Math.random()
    })
  }
}
window.addEventListener('click', onMouseClick, false);

📌 更多关于网格材质的知识，可参考文章末尾的链接。

加载人物模型

人物模型的加载流程和 Logo 模型加载流程是一样的。我添加了一个正在施展龟派气功的人物，没想到与 Logo 模型的旋转动画非常契合 😂 。

loader.load('assets/models/man.fbx', function (mesh) {
  mesh.traverse(function (child) {
    if (child.isMesh) {
      child.castShadow = true;
      child.receiveShadow = true;
    }
  });
  mesh.rotation.y = Math.PI / 2;
  mesh.position.set(-14, -8.4, -3);
  mesh.scale.set(0.085, 0.085, 0.085);
  scene.add(mesh);
  manMixer = new THREE.AnimationMixer(mesh);
  let animationClip = mesh.animations[0];
  let clipAction = manMixer.clipAction(animationClip).play();
  animationClip = clipAction.getClip();
}, res => {
  let progress = (res.loaded / res.total * 100).toFixed(0);
  document.getElementById('progress').innerText = progress + '%';
  if (Number(progress) === 100) {
    document.getElementById('loading').style.display = 'none';
  }
}, err => {
  console.log(err)
});

本文示例人物模型来源于mixamo.com，该网站有有上百种人物和上千种动作可自由组合，免费 下载。大家可以挑选自己喜欢的人物和动画动作来练习 Three.js。

总结

本文中涉及到的主要知识点包括：

THREE.TorusGeometry：圆环。
THREE.TorusKnotGeometry：环面扭结。
THREE.TubeGeometry：管道。
Blender: 建模。
FBXLoader: 加载模型，显示加载进度
。TextureLoader：加载材质。
THREE.AnimationMixer：加载动画。
THREE.Raycaster：捕获点击模型。

🔗 完整代码：https://github.com/dragonir/3d-meta-logo

参考资料

[1]. 使用three.js实现炫酷的酸性风格3D页面

[2]. ThreeJs认识材质

[3]. Three之Animation初印象

[4]. 什么是元宇宙？

作者：dragonir 本文地址：https://www.cnblogs.com/dragonir/p/15574412.html

到此这篇关于Three.js实现脸书元宇宙3D动态Logo的文章就介绍到这了,更多相关Three.js3D动态Logo 内容请搜索海外IDC网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持海外IDC网！

海外服务器

Three.js实现脸书元宇宙3D动态Logo效果

目录

背景

什么是元宇宙

实现效果

试炼一：THREE.TorusGeometry

试炼二：THREE.TorusKnotGeometry

试炼三：THREE.TubeGeometry

试炼四：Blender + Three.js

用Blender建模

加载Logo模型

添加材质

展示加载进度

点击更换材质

加载人物模型

总结

参考资料