教你如何用Three.js创造一个三维太阳系
前端Q
共 34587字，需浏览 70分钟
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2021-08-26 13:59
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前言
笔者认为Three.js是一个伟大的框架，为什么这样说，因为它可以让我们轻易创造三维世界，甚至好像笔者写这遍教程，可以创造一个太阳系，在这个三维世界里你就是创世主。哈哈！好像说得有点夸！！
三维太阳系完整效果:https://shinewen189.github.io/nigo-vue-planet/
了解一些基本天文知识
学习创造这个三维太阳系之前先了解一下基本的天文知识：太阳系有“八大行星”，按照离太阳的距离从近到远，它们依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。八大行星自转方向多数也和公转方向一致。只有金星和天王星两个例外。金星自转方向与公转方向相反。而天王星则是在轨道上“横滚”的。例如地球自转一天是23.9小时，公转一年有365.2天 ，而相邻的火星自转一天是24.6小时 公转一年则有687天，其他行星也有不同的公转和自转信息，有了这些信息就可以定义一些基本规则
了解Three框架
Three的一些基本概念我在用最简单方式打造Three.js 3D汽车展示厅[2]一文也粗略介绍一下，为了让同学们加深理解，笔者就相对于太阳系来比如一下
场景 Sence相当于太阳系，宇宙中有无数星系，比如现在说的太阳系，后续还可以增加其他星系，那不是永远都加不完的呀 o(╥﹏╥)o相机 Carma相当一枚哈勃天文望远镜几何体 Geometry相当于太阳和八大行星控制 Controls相当”创世者“的你
有了这几个概念我们就创建一些函数一一对应
完整效果
进入教程
先引入Three 要用到的对象
import {
Group,
Mesh,
MeshBasicMaterial,
PerspectiveCamera,
PointCloud,
PointCloudMaterial,
Scene,
SphereGeometry,
TextureLoader,
Vector3,
WebGLRenderer
} from 'three'
import {OrbitControls} from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls.js'
复制代码
场景(太阳系)，相机(哈勃天文望远镜)，控制(创世主)
//场景
const setScene = () => {
scene = new Scene()
renderer = new WebGLRenderer({
antialias: true,
})
renderer.setSize(innerWidth, innerHeight)
document.querySelector('#planet').appendChild(renderer.domElement)
}
//相机
const setCamera = () => {
camera = new PerspectiveCamera(60, innerWidth / innerHeight, 1, 100000)
camera.position.set(0, 500, 2000)
camera.lookAt(scene.position)
}
//控制
const setControls = () => {
controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement)
}
复制代码
创建一个太阳系的背景(繁星背景)
这个满天星效果是太阳系的背景，运用到Three的粒子系统，行星密度可自行调整
const starForge = () => {
const starQty = 10000
const geometry = new SphereGeometry(10000, 100, 50)
const materialOptions = {}
const starStuff = new PointCloudMaterial(materialOptions)
geometry.vertices = []
for (let i = 0; i < starQty; i++) {
let starVertex = new Vector3()
starVertex.x = Math.random() * 20000 - 10000
starVertex.y = Math.random() * 20000 - 10000
starVertex.z = Math.random() * 20000 - 10000
geometry.vertices.push(starVertex)
}
const stars = new PointCloud(geometry, starStuff)
scene.add(stars)
}
复制代码
效果如下图:
创建太阳和行星前先说说行星自转同时公转的规律
旋转方式：实现旋转功能有三种方式
旋转照相机 旋转整个场景(Scene) 旋转单个元素
因为我们这里每个行星的自转速度，公转速度都不一样。所以设置整体旋转并不可行，所以要给每个元素设置不同的旋转属性。
行星需要让它们围绕着太阳转，就要先给它们自身设置一个位置偏移。以水星为例：mercury.position.x \-= 300，而此时设置mercury.rotation.y属性，它就会实现自转。因为它的Y轴位置已经改变了。
当我们移动了mercury时，mercuryParent的位置是没有变的，自然它的Y轴也不会变，又因为mercuryParent包含了mercury，所以旋转mercuryParent时，mercury也会绕着初始的默认Y轴旋转。所以设置那么多组，是为了实现每颗行星不同的速度和公转的同时自转。至于设置以下代码数值就根据 行星自转一天、公转一年用多少时间来大概定义一下。
//设置公转函数
const revolution = () => {
mercuryParent.rotation.y += 0.015
venusParent.rotation.y += 0.0065
earthParent.rotation.y += 0.05
marsParent.rotation.y += 0.03
jupiterParent.rotation.y += 0.001
saturnParent.rotation.y += 0.02
uranusParent.rotation.y += 0.09
neptuneParent.rotation.y += 0.001
}
//设置自转函数
const selfRotation = () => {
sun.rotation.y += 0.004
mercury.rotation.y += 0.002
venus.rotation.y += 0.005
earth.rotation.y += 0.01
mars.rotation.y += 0.01
jupiter.rotation.y += 0.08
saturn.rotation.y += 1.5
uranus.rotation.y += 1
neptune.rotation.y += 0.1
}
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创建太阳和八大行星
创建星系用到几何球体+纹理贴图
首先介绍一下太阳如何创造，利用 SphereGeometry创建球体，利用MeshBasicMaterial添加纹理，太阳是质量是最大的，所以设置球体的时候数值是最大。下图是太阳的纹理贴图
// 添加设置太阳
let sun, sunParent
const setSun = () => {
sun = new Group()//建立一个组
sunParent = new Group()
scene.add(sunParent) //把组都添加到场景里
loader.load('src/assets/universe/sun.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(500, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
sun.add(mesh)//添加到组里
sunParent.add(sun)
})
}
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按照离太阳最近一个接一个创建
创建水星
水星离太阳最近，质量是所有行星中最小，所以球体数值也给一个最小的数值。下图水星纹理贴图
let mercury, mercuryParent
const setMercury = () => {
mercury = new Group()
mercuryParent = new Group()
scene.add(mercuryParent)
loader.load('src/assets/universe/mercury.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(25, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
mercury.position.x -= 600
mercury.add(mesh)//添加到组里
mercuryParent.add(mercury)
})
}
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创建金星
O(∩_∩)O哈哈~ 应该是下图，这张才是金星行星的纹理贴图，千万不要用错哟！！
let venus, venusParent
const setVenus = () => {
venus = new Group()//建立一个组
venusParent = new Group()
scene.add(venusParent)
loader.load('src/assets/universe/venus.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(100, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
venus.position.x -= 700
venus.add(mesh)//添加到组里
venusParent.add(venus)
})
}
复制代码
地球
怎可以没有我们的家园呢，这么美丽的家园要好好保护它啊！！
let earth, earthParent
const setEarth = () => {
earth = new Group()//建立一个组
earthParent = new Group()
scene.add(earthParent)
loader.load('src/assets/universe/earth.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(100, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
earth.position.x -= 900
earth.add(mesh)//添加到组里
earthParent.add(earth)
})
}
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火星、木星、土星、天王星、海王星
接下来的行星设置都是大同小异、只是公转、自转、和行星大小的设置不同。
接着对应行星的纹理贴图也一一发给大家
火星的纹理贴图
木星的纹理贴图
土星的纹理贴图
天王星的纹理贴图
海王星的纹理贴图
最后
一个三维太阳系就创造出来啦，这个例子也是很适合刚入门three.js的同学，目的也是提高对三维的兴趣，提高自身成就感。当然在这列子上我们还可以增加一些功能，比如定位标注一些行星的信息，点击行星可以进入星球内部，利用天空盒子做一个VR全景效果，等等。另外小弟找这些行星纹理贴图也不易，特别找金星的时候😏，希望大家如果喜欢这篇文章能给个赞小弟，当鼓励一下。以后小弟必定为大家创作更多好文，谢谢啦！！^_^
上完整代码
<template>
<div id="planet">
</div>
</template>
<script setup>
import {onMounted} from 'vue'
import {
Group,
Mesh,
MeshBasicMaterial,
PerspectiveCamera,
PointCloud,
PointCloudMaterial,
Scene,
SphereGeometry,
TextureLoader,
Vector3,
WebGLRenderer
} from 'three'
import {OrbitControls} from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls.js'
const loader = new TextureLoader() //引入模型的loader实例
let scene, camera, renderer, group, controls // 定义所有three实例变量
// 创建场景
const setScene = () => {
scene = new Scene()
renderer = new WebGLRenderer({
antialias: true,
})
renderer.setSize(innerWidth, innerHeight)
document.querySelector('#planet').appendChild(renderer.domElement)
}
// 创建相机
const setCamera = () => {
camera = new PerspectiveCamera(60, innerWidth / innerHeight, 1, 100000)
camera.position.set(0, 500, 2000)
camera.lookAt(scene.position)
}
// 设置模型控制
const setControls = () => {
controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement)
}
// 添加设置太阳
let sun, sunParent
const setSun = () => {
sun = new Group()//建立一个组
sunParent = new Group()
scene.add(sunParent) //把组都添加到场景里
loader.load('src/assets/universe/sun.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(500, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
sun.add(mesh)//添加到组里
sunParent.add(sun)
})
}
// 设置水星
let mercury, mercuryParent
const setMercury = () => {
mercury = new Group()//建立一个组
mercuryParent = new Group()
scene.add(mercuryParent)
loader.load('src/assets/universe/mercury.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(25, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
mercury.position.x -= 600
mercury.add(mesh)//添加到组里
mercuryParent.add(mercury)
})
}
//设置金星
let venus, venusParent
const setVenus = () => {
venus = new Group()//建立一个组
venusParent = new Group()
scene.add(venusParent)
loader.load('src/assets/universe/venus.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(100, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
venus.position.x -= 700
venus.add(mesh)//添加到组里
venusParent.add(venus)
})
}
//设置地球
let earth, earthParent
const setEarth = () => {
earth = new Group()//建立一个组
earthParent = new Group()
scene.add(earthParent)
loader.load('src/assets/universe/earth.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(100, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
earth.position.x -= 900
earth.add(mesh)//添加到组里
earthParent.add(earth)
})
}
//设置火星
let mars, marsParent
const setMars = () => {
mars = new Group()//建立一个组
marsParent = new Group()
scene.add(marsParent)
loader.load('src/assets/universe/mars.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(85, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
mars.position.x -= 1200
mars.add(mesh)//添加到组里
marsParent.add(mars)
})
}
// 设置木星
let jupiter, jupiterParent
const setJupiter = () => {
jupiter = new Group()//建立一个组
jupiterParent = new Group()
scene.add(jupiterParent)
loader.load('src/assets/universe/jupiter.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(150, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
jupiter.position.x -= 1500
jupiter.add(mesh)//添加到组里
jupiterParent.add(jupiter)
})
}
// 设置土星
let saturn, saturnParent
const setSaturn = () => {
saturn = new Group()//建立一个组
saturnParent = new Group()
scene.add(saturnParent)
loader.load('src/assets/universe/saturn.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(120, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
saturn.position.x -= 1800
saturn.add(mesh)//添加到组里
saturnParent.add(saturn)
})
}
//设置天王星
let uranus, uranusParent
const setUranus = () => {
uranus = new Group()
uranusParent = new Group()
scene.add(uranusParent)
loader.load('src/assets/universe/uranus.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(50, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
uranus.position.x -= 2100
uranus.add(mesh)//添加到组里
saturnParent.add(uranus)
})
}
//设置海王星
let neptune, neptuneParent
const setNeptune = () => {
neptune = new Group()
neptuneParent = new Group()
scene.add(neptuneParent)
loader.load('src/assets/universe/neptune.jpg', (texture) => {
const geometry = new SphereGeometry(50, 20, 20) //球体模型
const material = new MeshBasicMaterial({map: texture}) //材质 将图片解构成THREE能理解的材质
const mesh = new Mesh(geometry, material) //网孔对象 第一个参数是几何模型(结构),第二参数是材料(外观)
neptune.position.x -= 2300
neptune.add(mesh)//添加到组里
neptuneParent.add(neptune)
})
}
//监听浏览器改变大小时重新渲染
function onWindowResize() {
const WIDTH = window.innerWidth,
HEIGHT = window.innerHeight
camera.aspect = WIDTH / HEIGHT
camera.updateProjectionMatrix()
renderer.setSize(WIDTH, HEIGHT)
}
//设置公转函数
const revolution = () => {
mercuryParent.rotation.y += 0.015
venusParent.rotation.y += 0.0065
earthParent.rotation.y += 0.05
marsParent.rotation.y += 0.03
jupiterParent.rotation.y += 0.01
saturnParent.rotation.y += 0.02
uranusParent.rotation.y += 0.09
neptuneParent.rotation.y += 0.01
}
//设置自转
const selfRotation = () => {
sun.rotation.y += 0.004
mercury.rotation.y += 0.002
venus.rotation.y += 0.005
earth.rotation.y += 0.01
mars.rotation.y += 0.01
jupiter.rotation.y += 0.08
saturn.rotation.y += 1.5
uranus.rotation.y += 1
neptune.rotation.y += 0.1
}
// 设置太阳系背景
const starForge = () => {
const starQty = 10000
const geometry = new SphereGeometry(10000, 100, 50)
const materialOptions = {}
const starStuff = new PointCloudMaterial(materialOptions)
geometry.vertices = []
for (let i = 0; i < starQty; i++) {
let starVertex = new Vector3()
starVertex.x = Math.random() * 20000 - 10000
starVertex.y = Math.random() * 20000 - 10000
starVertex.z = Math.random() * 20000 - 10000
geometry.vertices.push(starVertex)
}
const stars = new PointCloud(geometry, starStuff)
scene.add(stars)
}
// 循环场景 、相机、 位置更新
const loop = () => {
requestAnimationFrame(loop)
revolution()
selfRotation()
renderer.render(scene, camera)
camera.lookAt(scene.position)
}
//初始化所有函数
const init = () => {
setScene() //设置场景
setCamera() //设置相机
setSun() // 设置太阳
setMercury() //设置水星
setVenus() //设置金星
setEarth() // 地球
setMars() //火星
setJupiter() // 木星
setSaturn() // 土星
setUranus()// 天王星
setNeptune()//海王星
starForge()//设置满天星背景
setControls() //设置可旋转控制
loop() // 循环动画
}
onMounted(init)
window.addEventListener('resize', onWindowResize)
</script>
复制代码
关于本文
来源：lizhenwen
https://juejin.cn/post/6983938127911976990
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