Three.js(2)网格

这篇博客介绍了如何使用Three.js来绘制线条和构建网格坐标平面。首先,讲解了线条的绘制过程,涉及THREE.Vector3表示点,将点放入THREE.Geometry中,并通过THREE.Line来实现。接着,说明了如何通过复制和旋转操作来创建网格和平面,为3D场景添加基础坐标参照系。

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线条

Three.js中,一条直线由点,材质,颜色组成。

点由THREE.Vector3表示,Threejs中没有提供单独画点的函数,它必须被放到一个THREE.Geometry形状中,这个结构中包含一个数组vertices,这个vertices就是存放无数的点(THREE.Vector3)的数组。
绘制一条线的步骤:

1.定义两个点

 var p1 = new THREE.Vector3( -100, 0, 100 );

var p2 = new THREE.Vector3( 100, 0, -100 ); 

2.把两个点放入geometry.vertices数组中

var geometry = new THREE.Geometry();

geometry.vertices.push(p1);

geometry.vertices.push(p2); 

3.THREE.Line画线

var line = new THREE.Line( geometry, material, THREE.LinePieces ); 

绘制网格,坐标平面

POINT:绘制一条线段,沿平行z轴复制移动,绕y轴旋转90度,平行z轴复制移动

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title>网格</title>
        <script src="js/build/Three.js"></script>
        <style type="text/css">
            div#canvas-frame {
                border: none;
                cursor: pointer;
                width: 100%;
                height: 600px;
                background-color: #EEEEEE;
            }
        </style>
        <script>
            var renderer;
            function initThree(){
                width=document.getElementById('canvas-frame').clientWidth;
                height=document.getElementById('canvas-frame').
                clientHeight;

                renderer=new THREE.WebGLRenderer({
                    antialias : true
                });

                renderer.setSize(width,height);
                document.getElementById('canvas-frame').appendChild(renderer.domElement);
                renderer.setClearColor(0xFFFFFF, 1.0);
            }

            var camera;
            function initCamera(){
                camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, width/height, 1, 10000);
                camera.position.x = 0;
                camera.position.y = 1000;
                camera.position.z = 0;
                camera.up.x = 0;
                camera.up.y = 0;
                camera.up.z = 1;
                camera.lookAt({
                    x : 0,
                    y : 0,
                    z : 0
                });
            }

            var scene;
            function initScene() {
                scene = new THREE.Scene();
            }

            var light;
            function initLight() {
                light = new THREE.DirectionalLight(0xFF0000, 1.0, 0);
                light.position.set(100, 100, 200);
                scene.add(light);
            }

            var cube;
            function initObject(){
                var geometry = new THREE.Geometry();
                var p1 = new THREE.Vector3(-500, 0, 0);
                var p2 = new THREE.Vector3(500, 0, 0);

                geometry.vertices.push(p1);
                geometry.vertices.push(p2);


                for (var i = 0; i < 20; i++){
                    var line = new THREE.Line( geometry, new
                        THREE.LineBasicMaterial( { color: 0x000000, opacity: 0.2}));
                    line.position.z = ( i * 50 ) - 500;
                    scene.add( line );

                     var line = new THREE.Line( geometry, new
                        THREE.LineBasicMaterial( { color: 0x000000, opacity: 0.2 } ) );
                    line.position.x = ( i * 50 ) - 500;
                    line.rotation.y = 90 * Math.PI / 180;
                    scene.add( line );
                }
            }

            function threeStart() {
                initThree();
                initCamera();
                initScene();
                initLight();
                initObject();
                renderer.clear();
                renderer.render(scene, camera);
            }
        </script>
        </head>

            <body onload="threeStart();">
        <div id="canvas-frame"></div>
    </body>
    </html>

这里写图片描述

<think>根据用户的问题,用户希望了解Three.js中批处理网格(BatchedMesh)的使用方法、原理及性能优化。虽然Three.js官方库中没有名为BatchedMesh的内置类,但用户可能指的是通过某种方式合并网格实现批处理渲染的技术。下面将结合引用内容和Three.js知识进行说明。 首先,引用[1]提到可以通过一些技巧实现批处理效果。引用[3]则介绍了网格(Mesh)的基本概念和创建方法。这些是理解批处理的基础。 批处理的目的是减少绘制调用(draw calls),提升渲染性能。在Three.js中,通常有两种方式实现批处理: 1. 使用`THREE.BufferGeometryUtils.mergeBufferGeometries()`合并多个几何体为一个几何体,然后创建一个Mesh。 2. 使用`THREE.InstancedMesh`进行实例化渲染,适用于大量相同几何体但不同变换的情况。 由于用户提到了“BatchedMesh”,可能更接近第一种方式(合并几何体)。下面详细说明: ### 1. 合并几何体实现批处理 原理:将多个网格的几何体数据合并为一个大的几何体,然后使用一个材质(或材质数组)创建单个网格。这样,原本需要多次绘制调用的多个网格,现在只需一次绘制调用。 步骤: 1. 准备多个几何体(Geometry或BufferGeometry)。 2. 使用`BufferGeometryUtils.mergeBufferGeometries()`方法合并这些几何体。 3. 创建一个网格(Mesh)并添加到场景中。 注意:合并后的几何体将失去单独控制每个部分的能力(如位置、旋转等),因为它们在几何上已经被合并。如果需要单独控制,则不能使用此方法。 代码示例(需要引入`BufferGeometryUtils`): ```javascript import * as THREE from 'three'; import { BufferGeometryUtils } from 'three/examples/jsm/utils/BufferGeometryUtils.js'; // 假设有多个几何体 const geometries = []; for (let i = 0; i < 10; i++) { const geometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1); // 每个几何体可以设置不同的位置(通过平移顶点) geometry.translate(Math.random() * 10, Math.random() * 10, 0); geometries.push(geometry); } // 合并几何体 const mergedGeometry = BufferGeometryUtils.mergeBufferGeometries(geometries); // 创建材质 const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00 }); // 创建合并后的网格 const batchedMesh = new THREE.Mesh(mergedGeometry, material); scene.add(batchedMesh); ``` ### 2. 实例化渲染(InstancedMesh) 如果物体是大量相同的几何体(如草、树等),则使用`THREE.InstancedMesh`更高效。它允许在单个绘制调用中渲染多个相同几何体的实例,每个实例可以有不同的变换矩阵和颜色。 代码示例: ```javascript const geometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1); const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00 }); const count = 1000; const instancedMesh = new THREE.InstancedMesh(geometry, material, count); // 为每个实例设置变换矩阵 const matrix = new THREE.Matrix4(); for (let i = 0; i < count; i++) { matrix.setPosition(Math.random() * 10, Math.random() * 10, 0); instancedMesh.setMatrixAt(i, matrix); // 也可以设置颜色等属性 } scene.add(instancedMesh); ``` ### 性能优化建议 1. **减少绘制调用**:合并几何体或使用实例化渲染的主要目的就是减少绘制调用,这是提升性能的关键。 2. **材质共享**:在合并几何体时,所有合并的部分必须使用相同的材质(或材质数组,但要求材质数量与合并前一致)。如果不同网格使用不同纹理,需要先合并纹理(使用纹理图集)。 3. **注意合并限制**:合并后的几何体顶点总数不能超过WebGL的限制(通常为2^16个顶点,即65535)。超过限制可能导致渲染错误。实例化渲染没有此限制,因为它共享几何体数据。 4. **动态物体**:对于需要单独移动或变化的物体,不适合使用合并几何体,而应考虑实例化渲染(如果物体相同)或使用其他优化技术(如LOD、视锥体裁剪等)。 5. **纹理图集**:当需要合并的网格使用不同纹理时,可以将多个小纹理合并到一张大纹理(纹理图集)中,然后调整每个网格的UV坐标指向图集的不同区域。这样合并后可以使用一个材质。 ### 注意事项 - 合并几何体后,由于是一个网格,无法单独拾取(选择)其中的某个部分。如果需要拾取,需要额外的处理(如使用射线检测并分析顶点索引)。 - 实例化渲染虽然高效,但每个实例只能有相同的几何体和材质(但可以有不同的变换和颜色属性)。如果需要每个实例使用不同的几何体,则不能使用实例化渲染。 综上,Three.js中没有名为`BatchedMesh`的类,但可以通过合并几何体或实例化渲染实现批处理效果。用户应根据实际需求选择合适的方法。 §§相关问题§§ 1. 如何实现纹理图集(Texture Atlas)以支持批处理? 2.Three.js中如何进行拾取(Picking)操作,特别是对合并后的网格? 3. 实例化渲染(InstancedMesh)与合并几何体(BufferGeometry合并)在性能上有何差异? 4. 如何处理超过65535个顶点的几何体合并?</think>### Three.js 批处理网格(BatchedMesh)使用指南 在Three.js中,虽然没有官方内置的`BatchedMesh`类,但可以通过**几何体合并**或**实例化渲染**实现批处理效果。这两种方法的核心目标都是减少绘制调用(draw calls),显著提升渲染性能[^1]。 --- ### 一、实现原理 批处理的本质是将多个独立网格合并为**单个渲染单元**: 1. **几何体合并**:将多个几何体的顶点数据合并为一个大的`BufferGeometry`。 2. **实例化渲染**:使用`InstancedMesh`共享相同几何体数据,但为每个实例提供独立变换矩阵。 3. **优势**:减少CPU到GPU的数据传输和WebGL状态切换,尤其适用于静态场景中的大量相似物体[^3]。 --- ### 二、实现方式 #### 方法1:几何体合并(推荐静态物体) ```javascript import * as THREE from 'three'; import { BufferGeometryUtils } from 'three/examples/jsm/utils/BufferGeometryUtils.js'; // 创建多个几何体 const geometries = []; for (let i = 0; i < 100; i++) { const geo = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1); geo.translate(Math.random() * 10, 0, Math.random() * 10); // 位移每个几何体 geometries.push(geo); } // 合并几何体 const mergedGeometry = BufferGeometryUtils.mergeBufferGeometries(geometries); // 创建单一材质 const material = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0x00ff00 }); // 生成批处理网格 const batchedMesh = new THREE.Mesh(mergedGeometry, material); scene.add(batchedMesh); ``` #### 方法2:实例化渲染(推荐动态物体) ```javascript const geometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1); const material = new THREE.MeshStandardMaterial(); const count = 1000; // 创建实例化网格 const instancedMesh = new THREE.InstancedMesh(geometry, material, count); // 为每个实例设置变换矩阵 const matrix = new THREE.Matrix4(); for (let i = 0; i < count; i++) { matrix.setPosition(Math.random() * 20, 0, Math.random() * 20); instancedMesh.setMatrixAt(i, matrix); } scene.add(instancedMesh); ``` --- ### 三、性能优化技巧 1. **材质共享** - 合并后的网格必须使用相同材质 - 不同纹理需合并为**纹理图集(Texture Atlas)** 2. **静态批处理** ```javascript mergedGeometry.computeVertexNormals(); // 确保光照正确 mergedGeometry.dispose(); // 销毁原始几何体释放内存 ``` 3. **动态批处理限制** - 避免频繁更新合并后的几何体(顶点数据修改成本高) - 动态物体优先使用`InstancedMesh` 4. **GPU Instancing扩展** 启用`ANGLE_instanced_arrays`扩展提升实例渲染性能: ```javascript renderer.extensions.get('ANGLE_instanced_arrays'); ``` 5. **遮挡裁剪** 结合`THREE.FrustumCulling`避免渲染不可见面片 --- ### 四、使用场景对比 | **方法** | 适用场景 | 顶点限制 | 单独控制 | |------------------|-----------------------------|-------------|----------| | 几何体合并 | 静态物体(建筑、地形) | 65535顶点 | ❌ | | `InstancedMesh` | 动态相同物体(士兵、树木) | 无硬性限制 | ✅(矩阵) | > ⚠️ 注意:合并后无法单独修改子网格材质/位置,需在合并前完成所有变换[^3]。 --- ### 五、常见问题解决 1. **纹理偏移问题** 合并前需调整UV坐标: ```javascript geometry.attributes.uv.array.forEach((uv, idx) => { // 根据图集位置调整UV值 }); ``` 2. **光照异常** 合并后重新计算法线: ```javascript mergedGeometry.computeVertexNormals(); ``` 3. **拾取(Picking)** 使用`Raycaster`时需通过`face.materialIndex`识别子对象。 ---
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