我正在参加「掘金·启航计划」
我们经常会在一些景区、展厅、酒店民宿的宣传页面上，或者卖房看房网站，都能频繁的看到各种3D全景预览的网页效果，这样就可以如临其境般的看到所在场景的360度范围内的各种事物；那么，这样的效果是如何来实现的呢，本文我们就来探讨一下其中所有的技术实现细节，本文干货满满，记得点赞+收藏。
环境搭建
阅读本文需要一定的Threejs基础。
全景素材
首先什么是全景图呢？全景图是一种实景360°全方位的平面图像，需要用特殊的工具来查看才能达到360°环绕的效果，比如用我们的Threejs。
比如上面的这张照片，就是一张全景照片，将整个房间前后左右上下都拍摄进来，如果用肉眼看的话，整个房间弯弯曲曲的，没有什么特别的地方；那么，这样的照片是如何来拍摄的呢？
打开你的手机相机，点击更多，里面一般会有一个全景相机的选项，然后站起身来，转一圈，你就能得到一张完整的全景图片了。
当然开个玩笑，这样拍摄，除非你的手稳定得如同工厂里的机械臂一样，并且能够保持身体的平衡；一般拍摄出来的相片只能粗略的看看即可；专业的拍摄设备需要用到单反+三脚架+云台，拍摄后还需要专业的后期处理和拼接，比较麻烦；当然我们也可以从网上一些资源下载：
近些年，随着个人vlog的兴起，各种消费级的拍摄设备和工具也迅速发展，全景相机、运动相机等产品不断更新迭代，已经能够带来很多非常好玩的拍摄体验了。
Threejs封装
要实现全景图，首先我们来对Threejs的场景布局进行一个简单的封装，引入Threejs中所需要用到的组件：
import {
Scene,
WebGLRenderer,
PerspectiveCamera,
Vector3,
PCFSoftShadowMap,
Color,
Clock,
AxesHelper,
LinearToneMapping,
} from "three";
import Stats from "stats.js";
import { OrbitControls } from "three/examples/jsm/controls/OrbitControls";
将一些用到的默认配置定义到config中，这里将div的id设置为webgl-output，因此我们只需要在页面添加一个div并将id设置即可。
// 默认的配置
const DEFAULT_CONFIG = {
domId: "webgl-output",
initPosition: new Vector3(20, 10, 10),
fov: 60,
near: 1,
far: 10000,
rendererOptions: {},
// 背景颜色
clearColor: new Color(0x94959a),
// 是否显示Stats
showStats: false,
// AxesHelper
helper: 0,
// 曝光值
exposure: 1,
// 启用阻尼（惯性）
enableDamping: true,
};
我们定义一个Stage父类，将业务逻辑定义到子类，继承该类即可：
export default class Stage {
constructor(config) {
const dConfig = DEFAULT_CONFIG;
if (isObject(config)) {
Object.assign(dConfig, config);
}
const {
fov,
near,
far,
initPosition,
clearColor,
domId,
enableDamping,
} = dConfig;
this.scene = new Scene();
this.camera = new PerspectiveCamera(fov, window.innerWidth / window.innerHeight, near, far);
this.camera.position.copy(initPosition);
this.camera.lookAt(this.scene.position);
// 开启抗锯齿
this.renderer = new WebGLRenderer({ antialias: true });
document.getElementById(domId)?.append(this.renderer.domElement);
this.orbitControls = new OrbitControls(this.camera, this.renderer.domElement);
this.orbitControls.enableDamping = enableDamping;
}
render() {
this.orbitControls.update();
this.beforeRender && this.beforeRender();
requestAnimationFrame(this.render.bind(this));
this.renderer.render(this.scene, this.camera);
}
}
这里render函数每次都会周期性的执行，一些周期性的渲染都会放到这里进行处理；如果子类也需要渲染，避免命名重复，我们将子类的渲染定义到beforeRender函数中，其实相当于render函数。
渲染器相当于是一个画布，我们对其进行更精细的设置，开启阴影、设置背景颜色等。
// 表示启用阴影贴图，
this.renderer.shadowMap.enabled = true;
// 并将阴影贴图类型设置为THREE.PCFSoftShadowMap
this.renderer.shadowMap.type = PCFSoftShadowMap;
// 从配置中设置背景颜色
this.renderer.setClearColor(clearColor);
// 设置尺寸
this.renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
this.renderer.toneMapping = LinearToneMapping;
// 曝光值
this.renderer.toneMappingExposure = exposure;
// 将启用正确的物理灯光。
this.renderer.physicallyCorrectLights = true;
在使用时Stage时，由于render函数已经被占用了，我们重新设置一个beforeRender函数，在每次render调用时调用。
import Stage from "./stage"
import { onMounted } from "vue"
class Panorama extends Stage {
constructor() {
super({
initPosition: new Vector3(0, 0, 1),
clearColor: new Color(0x000000),
});
// 在render之前可以向场景中添加一些其他的元素
// 子类中必须在constructor构建函数的最后调用
this.render();
}
beforeRender() {
// 一些周期性渲染的数据放到这里处理
}
}
onMounted(() => {
new Panorama();
});
子类必须放到dom元素渲染完成后实例化。
场景背景
将环境贴图设置到场景scene的背景也能实现全景图的功能，这种方式实现起来也是最简单的；将相机放在整个场景的中心，当相机移动时，背景图片也随之移动。
构建一个CubeTextureLoader加载器实例，将六个面的贴图通过加载器载入，顺序为[right,left,up,down,front,back]，然后直接设置到背景即可。
const urls = [
"/images/panorama/px.jpg",
"/images/panorama/nx.jpg",
"/images/panorama/py.jpg",
"/images/panorama/ny.jpg",
"/images/panorama/pz.jpg",
"/images/panorama/nz.jpg",
];
class Panorama extends Stage {
constructor() {
super({
initPosition: new Vector3(0, 0, 1),
clearColor: new Color(0x000000),
});
const cubeLoader = new CubeTextureLoader();
const map = cubeLoader.load(urls);
this.scene.background = map;
this.scene.environment = map;
this.render();
}
}
上面的顺序大家可能记不住，我们仔细查看px，nx的顺序会发现，是按照x、y、z轴的顺序，p表示positive正面，n表示negative反面，因此px也就是右侧了，nx就是左侧。
这种方式相较于下面两种盒子的好处，就是实现起来简单，而且鼠标缩放不会暴露盒子的原型，不会出圈；但是缺点也明显，不能缩放查看背景的细节之处，也不能控制视角的距离，
全景球
全景球则是首先创建一个球形，直接将一张全景图直接作为素材贴上。
class Panorama extends Stage {
constructor() {
super({
fov: 75,
near: 1,
far: 1100,
initPosition: new Vector3(0, 0, 1),
clearColor: new Color(0x000000),
});
const sphereGeometry = new SphereGeometry(500, 50, 50);
sphereGeometry.scale(-1, 1, 1);
const sphereMaterial = new MeshBasicMaterial({
map: new TextureLoader().load("/images/panorama/panorama.jpg"),
});
const sphere = new Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);
this.scene.add(sphere);
this.render();
}
}
这里我们将球的半径设置为500，如果太小了，缩放时也会出圈；这里的sphereGeometry.scale(-1, 1, 1)其实相当于sphereGeometry.scale.x = -1，将贴图沿着x轴进行翻转。
全景球的方式只能用全景图，一般全景图的大小都达到几兆甚至几十兆，因此实际使用时需要对图片进行压缩；或者通过先加载一张模糊图再加载高清图的方式，加载两张图片来避免用户长时间等待，因此这种方式对网络有一定的要求。
天空盒
天空盒的思路和上面全景球相同，只不过将SphereGeometry球形换成了BoxGeometry正方形；贴图也由一张全景图，变成了盒子六个面的贴图；六个面的贴图相较于一张全景图，可以利用浏览器的并行加载能力，提高加载速度。
const urls = [
"/images/panorama/cubemap/px.png",
"/images/panorama/cubemap/nx.png",
"/images/panorama/cubemap/py.png",
"/images/panorama/cubemap/ny.png",
"/images/panorama/cubemap/pz.png",
"/images/panorama/cubemap/nz.png",
];
const materialArr = [];
const textureLoader = new TextureLoader();
urls.map((item) => {
const material = new MeshBasicMaterial({
map: textureLoader.load(item),
});
materialArr.push(material);
});
var box = new BoxGeometry(500, 500, 500);
var mesh = new Mesh(box, materialArr);
mesh.geometry.scale(-1, 1, 1);
this.scene.add(mesh);
整体的思路和上面两种方式有些类似，只不过Mesh传参的材质由原来的一个材质变成了材质数组；然后还是将mesh对象沿X轴进行翻转。
导航标签
环境搭建好之后，我们会看到有一些网站上，物体周围有一些可点击的悬浮标签，或者鼠标悬浮后有一些提示的文案，这种导航标签是如何来实现的呢？这里就需要介绍一下Threejs的精灵对象Sprite，它是一个永远面向相机的平面，我们通常用它来显示一些标签；我们看下他的构造函数：
Sprite(material: Material)
这里的material是SpriteMaterial的一个实例，也就是将材质传进来，我们来看下具体的用法
添加锚点
我们首先定义好锚点的数据，在哪些位置需要标注的，这一步也可以利用dat.gui不断调整XYZ轴的位置：
const posList = [
{
x: -5,
y: -4,
z: -14,
content: "床",
},
{
x: -20,
y: -5,
z: -9,
content: "沙发",
},
{
x: 10,
y: -6,
z: 12,
content: "冰箱",
},
];
从上面的构造函数看出Sprite的构建不需要几何图形，如果是没有任何文案的简单锚点，我们可以将一张png图片设置为精灵材质SpriteMaterial的贴图，然后循环构建多个Sprite添加到场景中去。
const spriteMaterial = new SpriteMaterial({
map: textureLoader.load("/images/icon/position.png")
});
posList.map((item) => {
const { x, y, z } = item;
const sprite = new Sprite(spriteMaterial);
sprite.position.set(x, y, z);
this.scene.add(sprite);
});
这样就能看到多个锚点固定漂浮在某个位置了。
锚点文字
我们还会看到一些锚点旁边有文案标识，事情就开始变得复杂起来了；由于Threejs中不能添加div，因此我们有两种方式可以来实现这样的效果；首先是使用canvas绘制文字，并作为纹理设置为SpriteMaterial的map属性。
const createSpriteLabel = (txt, x, y, z) => {
const canvas = document.createElement("canvas");
canvas.setAttribute("width", "286px");
canvas.setAttribute("height", "112px");
const ctx = canvas.getContext("2d");
ctx.fillStyle = "#FF0000";
ctx.lineWidth = 4;
const textMetrics = ctx.measureText(txt);
ctx.fillText(txt, (canvas.width - textMetrics.width) / 2, 55);
const texture = new Texture(canvas);
texture.needsUpdate = true;
const spriteMaterial = new SpriteMaterial({
map: texture,
});
const sp = new Sprite(spriteMaterial);
sp.scale.set(4, 2, 1);
sp.position.set(x, y, z);
return sp;
};
我们创建一个canvas画布，设置画笔的颜色粗细，然后绘制文案，将canvas传入Texture，然后作为map属性构建了SpriteMaterial，然后构建Sprite实例添加到画布即可。
canvas的方式一般用来画图形简单、内容格式较为固定的Sprite标签。
另一种方式就是使用CSS2DRenderer（CSS 2D渲染器），这个组件听着非常高深，其实来说很简单，就是在页面最外层插入一个div，然后将我们所需要的渲染dom节点插入到这个div中，渲染我们熟悉的HTML元素；当相机旋转时，实时更新每个dom节点的位置即可；同时场景放大缩小时，不会缩放标签的大小，可以触发DOM点击事件；我们如果打开开发者工具查看，可以看到body最下面有一个div，嵌套了多个子标签。
import {
CSS2DRenderer,
CSS2DObject
} from "three/examples/jsm/renderers/CSS2DRenderer";
CSS2DRenderer是Threejs提供的扩展库，我们需要额外从渲染器的包中引入CSS2DRenderer和它的模型对象CSS2DObject；由于要新建一个渲染器，我们对封装的Stage类进行改造，
export default class Stage {
constructor(config) {
// ...其他代码
//新建CSS2DRenderer
const labelRenderer = new CSS2DRenderer();
labelRenderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
labelRenderer.domElement.style.position = "absolute";
labelRenderer.domElement.style.top = 0;
labelRenderer.domElement.style.left = 0;
this.labelRenderer = labelRenderer;
document.body.appendChild(labelRenderer.domElement);
// 将轨道控制器的渲染器从renderer改成labelRenderer
this.orbitControls = new OrbitControls(this.camera, this.labelRenderer.domElement);
}
render() {
this.renderer.render(this.scene, this.camera);
// 这里要添加CSS2DRenderer的渲染
this.labelRenderer.render(this.scene, this.camera);
}
}
CSS2DRenderer渲染器和WebGLRenderer有些类似，也都有setSize和render方法，我们需要把实例化的domElement添加到body中来；CSS2DRenderer也需要实时更新，因此我们也需要在render函数中对其进行渲染
我们还是和上面的Sprite锚点一样，循环创建div标签，添加到场景scene中；
function createLableObj(text, x, y, z) {
let laberDiv = document.createElement("div"); //创建div容器
laberDiv.className = "laber_name";
laberDiv.innerHTML = text;
laberDiv.style.color = "#F4EA2A";
laberDiv.style.fontSize = "30px";
laberDiv.style.background = "url(/images/icon/position.png) no-repeat";
laberDiv.style.cursor = "pointer";
let pointLabel = new CSS2DObject(laberDiv);
pointLabel.position.set(x, y, z);
return pointLabel;
}
posList.map((item) => {
const { x, y, z, content } = item;
const label = createLableObj(content, x, y, z);
this.scene.add(label);
});
我们发现，上面创建完div后，通过div标签创建了CSS2DObject的实例对象，然后设置XYZ轴坐标；这个对象的作用就是将Threejs中的坐标与屏幕的坐标进行转换，进行实时的渲染。
锚点触发事件
锚点加上后，我们需要对其进行触发事件的绑定，如果使用CSS2DRenderer渲染器的方式，由于是dom元素，我们直接给元素绑定原生事件即可：
// 创建div容器
const laberDiv = document.createElement("div");
// 绑定点击事件
laberDiv.addEventListener("click", (ev) => {
console.log("ev", ev);
});
// 绑定悬浮事件
laberDiv.addEventListener("mouseover", (ev) => {
console.log("ev", ev);
});
const pointLabel = new CSS2DObject(laberDiv);
我们可以进行后续的业务逻辑，比如场景切换了，或者弹框展示详细信息等；而使用Sprite，由于所有的物体都在Threejs的场景中，我们不能简单的利用绑定点击事件来触发，Sprite也没有addEventListener事件。
因此用到一个光线投射类：Raycaster，这个类用于进行鼠标拾取，也就是在三维空间中计算出鼠标移动或点击时，划过了什么物体。
它的原理是从鼠标处发射一条射线，穿过场景中的物体，通过计算，找出与射线相交的物体，因此这种方法也叫射线追踪法；我们来看下它的一个用法，
class Panorama extends Stage {
constructor() {
this.raycaster = new Raycaster();
this.mouse = new Vector2();
this.list = [];
posList.map((item) => {
this.list.push(sprite);
})
}
}
我们实例化Raycaster，新建一个二维的点mouse，这个点下面会用来存储鼠标移动的二维坐标；然后将Sprite放到数组list中，用于Raycaster检测照射到了场景中的哪些物体；当然我们下面也能照射整个场景scene.children下的所有物体，但是有一些物体不是我们想要的，需要额外的判断，因此可以将需要照射物体存到数组中来。
class Panorama extends Stage {
constructor() {
this._pointerMove = this.pointerMove.bind(this);
// 鼠标移动绑定事件
this.renderer.domElement.addEventListener("mousemove", this._pointerMove);
}
pointerMove(event) {
// 将鼠标位置归一化为设备坐标。x 和 y 方向的取值范围是 (-1 to +1)
this.mouse.x = (event.clientX / window.innerWidth) * 2 - 1;
this.mouse.y = -(event.clientY / window.innerHeight) * 2 + 1;
// 通过摄像机和鼠标位置更新射线
this.raycaster.setFromCamera(this.mouse, this.camera);
const intersects = this.raycaster.intersectObjects(this.list);
if (intersects.length) {
// 后续业务逻辑
console.log("intersects", intersects);
}
}
beforeDestroy() {
this.renderer.domElement.removeEventListener("mousemove", this._pointerMove);
}
}
我们详细看下这里的逻辑，首先通过event来计算mouse的XY轴坐标，由于setFromCamera需要归一化的坐标值，因此我们计算时将其处理为[-1, 1]范围内的值。setFromCamera方法通过摄像机和鼠标位置更新射线，接收mouse和camera对象；更新射线后就可以使用intersectObject函数来拾取对象了，接收的intersects数组就是拾取到的Mesh合集。
我们发现Sprite和CSS2DRenderer两种方式各有利弊，Sprite虽然添加元素方便，但是canvas绘制图形比较麻烦，同时触发事件也繁琐；而CSS2DRenderer添加元素较为复杂，需要用到一系列原生属性，但是触发事件方便，具体使用哪种方式，还需要结合业务场景，选择合适的方式。
场景动画
我们有时候会看到这样的俯视效果的场景动画，那么这种效果是如何来实现的呢？
首先这种效果就需要用到全景球的SphereGeometry球形，然后将摄像机的位置放到球体的最顶部。
class Panorama extends Stage {
constructor() {
super({
// 视角
fov: 100,
near: 1,
far: 10000,
// 初始位置
initPosition: new Vector3(0, 500, 0),
clearColor: new Color(0x000000),
});
// 球体半径为500
const sphereGeometry = new SphereGeometry(500, 50, 50);
sphereGeometry.scale.x = -1;
const sphereMaterial = new MeshBasicMaterial({
map: new TextureLoader().load("/images/panorama/simons_town_harbour.jpg"),
});
const sphere = new Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);
this.sphere = sphere;
this.scene.add(sphere);
}
}
我们这里将initPosition，也就是摄像机的初始位置，放到了Y轴500的位置，由于球体的半径也是500，因此就位于球体内部的最顶上，接下来我们只需要将摄像机的位置缓慢下移就可以。
这里引入一个补间动画库tween.js，让我们可以用平滑的方式更改对象的属性，只需要告诉它初始值、最终值以及所需要花费的时间，在这段时间里，tween.js会帮我们自动计算出每个时间点，应该设置为什么样的值。
import Tween from "@tweenjs/tween.js";
class Panorama extends Stage {
constructor() {
setTimeout(() => {
this.animateCamera();
}, 1.5 * 1000);
}
animateCamera() {
// 创建一个初始化位置
new Tween.Tween({
y: 500,
})
// 移动结束的位置
.to({
y: 0,
}, 4000)
.onUpdate((pos) => {
// 每次更新
this.camera.position.y = pos.y;
this.camera.updateProjectionMatrix();
})
.start();
}
beforeRender() {
Tween.update();
}
}
它的用法也很简单，这里通过链式调用，创建一个Tween对象，设置y的结束位置和动画时间4000毫秒；在onUpdate函数中，设置每次更新后的y实时数值，最后调用start函数激活tween。需要注意的是，还要在render函数中调用Tween.update更新。
new Tween.Tween({
y: 500,
fov: 100,
z: 0,
})
.to(
{
y: 0,
fov: 70,
z: -200,
},
4000,
)
.onUpdate((pos) => {
this.camera.position.y = pos.y;
this.camera.updateProjectionMatrix();
this.camera.fov = pos.fov;
this.camera.lookAt(new Vector3(0, 0, pos.z));
// 镜头下降时旋转
this.sphere.rotation.y += 0.006;
})
.start();
当然这样的镜头最后会比较生硬，我们还可以调用摄像头的lookAt，当镜头下降时，逐渐看向远方；初始化也设置一个大的广角fov为100，当镜头下降时，缩小fov的值，这样效果过渡的更加自然。
原文链接：https://juejin.cn/post/7234447275862130725 作者：谢小飞
