基於HTML5 WebGL實現3D飛機葉輪旋轉

圖撲軟體發表於2015-10-16
HTMLWeb3D

在上一篇《基於HT for Web向量實現2D葉輪旋轉》中講述了葉輪旋轉在2D拓撲上的應用，今天我們就來講講葉輪旋轉在3D上的應用。

在3D拓撲上可以建立各種各樣的圖元，在HT for Web系統中提供了一些常規的3D模型，但是對於那些比較複雜的模型，比如汽車、人物等模型就無能為力了，那再專案中需要用到這樣的模型該腫麼辦呢？這時候就需要藉助專業的3ds Max工具來建模了，然後通過3ds Max工具將模型匯出成obj檔案，然後再專案中引用匯出的obj檔案，這樣就能成功的使用上覆雜的圖元了。

在《HT圖形元件設計之道（四）》一文中有提及HT for Web引入obj檔案的介紹，在這裡我就不做重複介紹了，我們先來看看今天作為演示的Demo模型長什麼樣：

http://www.hightopo.com/guide/guide/plugin/obj/ht-obj-guide.html

 

嘿嘿，是不是感覺今天的模型有些大材小用了，沒辦法，怪只怪自己不懂3ds Max工具，只能先用這個大家熟悉的模型來做Demo演示了。

首先我們需要有3ds Max工具將模型匯出成obj及mtl檔案，然後呼叫HT for Web的ht.Default.loadObj()方法讀取並解析模型檔案，在解析完成後，通過呼叫ht.Default.setShape3dModel()方法將模型註冊到系統中，如此在後續的程式碼中就能夠應用到該模型了，模型檔案的讀取及註冊具體程式碼如下：

ht.Default.loadObj('plane.obj', 'plane.mtl', {                    
    center: true,
    r3: [0, -Math.PI/2, 0], // make plane face right
    s3: [0.15, 0.15, 0.15], // make plane smaller
    finishFunc: function(modelMap, array, rawS3){
        if(modelMap){  
            ht.Default.setShape3dModel('plane', array);

            var plane = new ht.Node();
            plane.s3(rawS3);
            plane.s({
                'shape3d': 'plane',
                'shape3d.scaleable': false,
                'wf.visible': true,
                'wf.color': 'white',
                'wf.short': true
            });
            dataModel.add(plane);
        }
    }
});

註冊完3D模型後，我們馬上建立了一個3D圖元，並將其新增到了dataModel容器中，這時我們需要一個3D拓撲來顯示這個3D圖元，具體的建立程式碼如下：

var dataModel = new ht.DataModel();
var g3d = new ht.graph3d.Graph3dView(dataModel);
g3d.setEye(200, 50, 300);
g3d.setDashDisabled(false);
g3d.getView().style.background = '#4C7BBB';
g3d.addToDOM();

在3D拓撲上做了些簡單的屬性設定，讓拓撲看起來舒服些，如此我們就可以看到我們建立出來的飛機模型到底長什麼樣了

怎麼樣，建立一個複雜模型好像並沒有想象中的複雜（複雜的東西都讓美工做完了）。

我們仔細觀察飛機會發現，飛機前面的螺旋槳顏色和機身一樣，一眼看去不太容易注意到它的存在，那能否將其顏色改掉呢？我們可以檢視下mtl檔案，看飛機的螺旋槳是否分離機身獨立成一個材質，mtl檔案的內容如下：

newmtl body
    Ns 10.0000
    Ni 1.5000
    d 1.0000
    Tr 0.0000
    Tf 1.0000 1.0000 1.0000 
    illum 2
    Ka 0.3608 0.4353 0.2549
    Kd 0.3608 0.4353 0.2549
    Ks 0.0000 0.0000 0.0000
    Ke 0.0000 0.0000 0.0000

newmtl propeller
    Ns 10.0000
    Ni 1.5000
    d 1.0000
    Tr 0.0000
    Tf 1.0000 1.0000 1.0000 
    illum 2
    Ka 0.3608 0.4353 0.2549
    Kd 0.3608 0.4353 0.2549
    Ks 0.0000 0.0000 0.0000
    Ke 0.0000 0.0000 0.0000

正如我們所想，飛機模型的機身和螺旋槳是分開了兩個獨立的材質，並將螺旋槳的材質名字定義為propeller，因此我們可以獨立控制機身及螺旋槳，那麼我們就來修改下螺旋槳的顏色吧，在loadObj()方法中的finishFunc回撥函式中新增上如下程式碼即可：

modelMap.propeller.s3 = [1, 1.2, 1.2];
modelMap.propeller.color = ‘yellow';

 

在程式碼中，我們不僅改變了螺旋槳的顏色，我們還對螺旋槳做了縮放處理，令螺旋槳的寬度和長度變大一點。

到這裡，模型就算完成了，接下來要做的就是讓螺旋槳動起來，和2D葉輪旋轉類似，在3D模型上也可以做資料繫結，要想讓螺旋槳旋轉起來，我們就需要設定螺旋槳的rotation屬性，和3D上的圖元不同的是，設定3D圖元的rotation屬性需要設定一個陣列，定義3D上三個方向的旋轉值。

我們先來嘗試下讓螺旋槳沿著x軸旋轉45度試下：

modelMap.propeller.r3 = [Math.PI / 4, 0, 0];

果然可以，那麼接下來我們就可以為螺旋槳的rotation屬性做資料繫結的處理了：

modelMap.propeller.r3 = {
    func: function(data){
        return [data.a('angle'), 0, 0];
    }
};

我們將螺旋槳的x軸上的旋轉角度繫結到圖元的angle自定義屬性上，我們可以通過改變angle屬性值令螺旋槳沿著x軸轉動起來，那麼接下來我們就通過定時器來動態改變angle屬性吧，看看螺旋槳是不是真的可以動起來：

window.setInterval(function() {
    var rotation = plane.a('angle') + Math.PI / 10;
    if (rotation > Math.PI * 2) {
        rotation -= Math.PI * 2;
    }
    plane.a('angle', rotation);
}, 40);

 

螺旋槳果然動起來了，這個定時器讓螺旋槳做勻速運動，但是飛機的螺旋槳在起飛和降落的時候其旋轉速度都不是勻速，我們要模擬飛機起飛和降落時螺旋槳的旋轉速度該如何處理呢？這個時候我們可以考慮用HT for Web中的動畫來解決這個問題，關於動畫的內容由於比較複雜，在這裡就不深入探討，等以後有機會再和大家分享動畫的相關內容，今天就先講訴下動畫的基本用法，簡單實現螺旋槳模擬起飛和降落的效果，具體的程式碼如下：

var params = {
    delay: 1500,
    duration: 20000,
    easing: function(t){
        return (t *= 2) < 1 ? 0.5 * t * t : 0.5 * (1 - (--t) * (t - 2));
    },
    action: function(v, t){
        plane.a('angle', v*Math.PI*120);
    },
    finishFunc: function(){
        ht.Default.startAnim(params);
    }
};

ht.Default.startAnim(params);

我們來分析下程式碼：

1. delay屬性：定義動畫播放前的停頓時間；

2. duration屬性：定義動畫持續時間；

3. easing函式：定義動畫緩動函式；

4. action函式：action函式必須提供，實現動畫過程中的屬性變化，在這裡設定angle屬性；

5. finishFunc函式：動畫結束後呼叫的函式，在這裡又啟動了動畫，讓螺旋槳不斷的旋轉。 

執行程式碼，你會發現螺旋槳在1.5秒後進入旋轉狀態，並且旋轉速度由慢變快，再變慢直至停止，然後再過1.5秒後繼續旋轉，如此周而復始。 

好了，今天的內容到這裡就結束了，整個Demo的執行效果可以通過下面的視訊檢視，最後再附上本次Demo的所有程式碼。

http://v.youku.com/v_show/id_XMTI5NDI5MzYyOA==.html

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <title>HT for Web - Plane</title>
        <meta charset="UTF-8" name="viewport" content="user-scalable=yes, width=600">
        <script src="../../../build/ht-debug.js"></script>
        <script src="../../../build/ht-obj-debug.js"></script>
        <script>
            function init(){
                var dataModel = new ht.DataModel();
                var g3d = new ht.graph3d.Graph3dView(dataModel);
                g3d.setEye(200, 50, 300);
                g3d.setDashDisabled(false);
                g3d.getView().style.background = '#4C7BBB';
                g3d.addToDOM();
                
                ht.Default.loadObj('plane.obj', 'plane.mtl', {
                    center: true,
                    r3: [0, -Math.PI/2, 0], // make plane face right
                    s3: [0.15, 0.15, 0.15], // make plane smaller
                    finishFunc: function(modelMap, array, rawS3){
                        if(modelMap){
                            modelMap.propeller.r3 = {
                                func: function(data){
                                    return [data.a('angle'), 0, 0];
                                }
                            };
                            // make propeller a litter bigger
                            modelMap.propeller.s3 = [1, 1.2, 1.2];
                            modelMap.propeller.color = 'yellow';
                
                            ht.Default.setShape3dModel('plane', array);
                
                            var plane = new ht.Node();
                            plane.s3(rawS3);
                            plane.s({
                                'shape3d': 'plane',
                                'shape3d.scaleable': false,
                                'wf.visible': true,
                                'wf.color': 'white',
                                'wf.short': true
                            });
                            dataModel.add(plane);
                
                            var params = {
                                delay: 1500,
                                duration: 20000,
                                easing: function(t){
                                    return (t *= 2) < 1 ? 0.5 * t * t : 0.5 * (1 - (--t) * (t - 2));
                                },
                                action: function(v, t){
                                    plane.a('angle', v*Math.PI*120);
                                },
                                finishFunc: function(){
                                    ht.Default.startAnim(params);
                                }
                            };
                            
                            ht.Default.startAnim(params);
                
                            /*window.setInterval(function() {
                                var rotation = plane.a('angle') + Math.PI / 10;
                                if (rotation > Math.PI * 2) {
                                    rotation -= Math.PI * 2;
                                }
                                plane.a('angle', rotation);
                            }, 40);*/
                        }
                    }
                });
            }
        </script>
    </head>
    <body onload="init();">                         
    </body>
</html>

  

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