Three.js——骨骼动画

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⚡开源项目： rich-vue3 （基于 Vue3 + TS + Pinia + Element Plus + Spring全家桶 + MySQL）
🙋‍♂️学习方向：主攻前端方向，正逐渐往全干发展
📃个人状态：研发工程师，现效力于中国工业软件事业
🚀人生格言：积跬步至千里，积小流成江海
🥇推荐学习：🍖开源 rich-vue3 🍍前端面试宝典 🍉Vue2 🍋Vue3 🍓Vue2/3项目实战 🥝Node.js实战 🍒Three.js

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内容	参考链接
WebGL专栏	WebGL 入门
Three.js（一）	创建场景、渲染三维对象、添加灯光、添加阴影、添加雾化
Three.js（二）	scene场景、几何体位置旋转缩放、正射投影相机、透视投影相机
Three.js（三）	聚光灯、环境光、点光源、平行光、半球光
Three.js（四）	基础材质、深度材质、法向材质、面材质、朗伯材质、Phong材质、着色器材质、直线和虚线、联合材质
Three.js（五）	Three.js——二维平面、二维圆、自定义二维图形、立方体、球体、圆柱体、圆环、扭结、多面体、文字
Three.js（六）	Three.js——tween动画、光线投射拾取、加载.obj/.mtl外部文件、使用相机控制器

文章目录

前言

大家好，这里是前端杂货铺。

上篇文章我们学习了 tween动画、光线投射拾取、加载.obj/.mtl外部文件、使用相机控制器。接下来，我们继续我们 three.js 的学习！

在学习的过程中，如若需要深入了解或扩展某些知识，可以自行查阅 => three.js官方文档。

骨骼动画

three.js骨骼动画

要完成上面视频的效果，我们需要先了解一下下面的新内容：

骨骼

Bone 骨骼是 Skeleton（骨架）的一部分。骨架是由 SkinnedMesh（蒙皮网格）依次来使用的。骨骼几乎和空白 Object3D 相同。

new THREE.Bone()

骨架

Skeleton，使用一个 bones 数组来创建一个可以由 SkinnedMesh 使用的骨架。

new Skeleton( bones : Array, boneInverses : Array )

参数名称	描述
bones	包含有一组 bone 的数组，默认值是一个空数组
boneInverses	（可选）包含 Matrix4 的数组

蒙皮网格

SkinnedMesh，具有 Skeleton（骨架）和 bones（骨骼）的网格，可用于给几何体上的顶点添加动画。

new THREE.SkinnedMesh( geometry : BufferGeometry, material : Material )

参数名称	描述
geometry	一个 BufferGeometry 实例
material	（可选）一个Material实例，默认值是一个新的 MeshBasicMaterial

实现骨骼动画

创建圆柱体和 Phong 材质，通过蒙皮网格 SkinnedMesh 把构建好的圆柱添加到场景中
创建骨骼系统，以 b1 为基准，连接其他骨骼
创建骨架，把骨骼连接起来，添加到 mesh 中，并把 mesh 绑定 skeleton
通过顶点位置数据的原始数组构建索引index 和权重weight，并设置到几何体中

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Document</title>
    <style>*{ margin: 0; padding: 0;}</style>
    <script src="../lib/three/three2.js"></script>
</head>

<body>
<script type="module">
    // 创建场景
    const scene = new THREE.Scene();
    // 创建相机 视野角度FOV、长宽比、近截面、远截面
    const camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 1000);
    // 设置相机位置
    camera.position.set(100, 100, 0);
    camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));

    // 创建渲染器
    const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
    // 设置渲染器尺寸
    renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
    document.body.appendChild(renderer.domElement);

    // 添加灯光
    const spotLight = new THREE.SpotLight(0xffffff);
    spotLight.position.set(2000, 8000, 4000);
    scene.add(spotLight);

    // 圆柱体，圆柱的顶部半径 | 圆柱的底部半径 | 圆柱的高度 | 圆柱侧面周围的分段数 | 圆柱侧面沿着其高度的分段数 | 圆锥的底面是开放的还是封顶的
    const geometry = new THREE.CylinderGeometry(2, 2, 40, 20, 12, false);
    const material = new THREE.MeshPhongMaterial();

    // 蒙皮网格
    const mesh = new THREE.SkinnedMesh(geometry, material);
    scene.add(mesh);

    // 创建骨骼系统
    let b1 = new THREE.Bone();
    b1.position.set(0, -20, 0);

    let b2 = new THREE.Bone();
    b1.add(b2);
    b2.position.set(0, 10, 0);

    let b3 = new THREE.Bone();
    b2.add(b3);
    b3.position.set(0, 10, 0);

    let b4 = new THREE.Bone();
    b3.add(b4);
    b4.position.set(0, 10, 0);

    let b5 = new THREE.Bone();
    b4.add(b5);
    b5.position.set(0, 10, 0);

    // 创建骨架
    const skeleton = new THREE.Skeleton([b1, b2, b3, b4]);
    mesh.add(b1);
    mesh.bind(skeleton);

    // 顶点蒙皮的索引
    const index = [];
    // 设置蒙皮的权重
    const weight = [];

    // 顶点位置数据的原始数组 [x1, y1, z1, x2, y2, z2, ...]
    const arr = geometry.attributes.position.array;

    // 每三个值是一个索引
    for (let i = 0; i < arr.length; i += 3) {
        // 获取 y 坐标
        const y = arr[i + 1] + 20;

        // const index = Math.floor(y / 10);
        // y 坐标上每一个骨骼都相同权重
        const weightValue = (y % 10) / 10;

        // 索引
        index.push(Math.floor(y / 10), Math.floor(y / 10) + 1, 0, 0);
        // 权重
        weight.push(1 - weightValue, weightValue, 0, 0);
    }

    // 设置索引和权重（4个数据为一个顶点）
    geometry.setAttribute('skinIndex', new THREE.Uint16BufferAttribute(index, 4));
    geometry.setAttribute('skinWeight', new THREE.Float32BufferAttribute(weight, 4));

    let step = 0.1;
    const animation = () => {
        // 渲染
        renderer.render(scene, camera);

        // 添加边界，往返动画
        if (mesh.skeleton.bones[0].rotation.x > 0.3
            || mesh.skeleton.bones[0].rotation.x < -0.3
        ) {
            step = -step;
        }
        // 控制每个骨骼的旋转
        for (let i = 0; i < mesh.skeleton.bones.length; i++) {
            mesh.skeleton.bones[i].rotation.x += step * Math.PI / 180;
        }

        requestAnimationFrame(animation);
    }

    animation();
</script>
</body>

</html>

总结

本篇文章我们讲解了如何实现骨骼动画，并了解到了相关知识点。

更多内容扩展请大家自行查阅 => three.js官方文档，真心推荐读一读！！

好啦，本篇文章到这里就要和大家说再见啦，祝你这篇文章阅读愉快，你下篇文章的阅读愉快留着我下篇文章再祝！

参考资料：

Three.js 官方文档
WebGL+Three.js 入门与实战【作者：慕课网_yancy】

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原文地址：https://blog.csdn.net/qq_45902692/article/details/139395478