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Three.js讲解以及WEBGL实例讲解

[ ] 已经帮助:人解决问题

webGL可以让我们在canvas上实现3D效果。而three.js是一款webGL框架,由于其易用性被广泛应用。如果你要学习webGL,抛弃那些复杂的原生接口从这款框架入手是一个不错的选择。yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网

自己虽然在去年6月份接触过一段时间,但是一直没有时间研究一下,对webGL了解的也不是很多,近来有些时间,总结一下自己掌握的这些WEBGL的东西,也给大家分享一下。在本篇文章当中,会以一个demo为例,读完这篇文章,你将学会如何在浏览器中绘制一个旋转的立体图形。
Three.js讲解以及WEBGL实例 - 独行冰海 - 独行冰海
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准备工作
在写代码之前,你首先要去下最新的three.js框架包,在你的页面里引入three.js,当然文件包里面也有不少的demo便于大家学习;
chrome是目前支持webGL最好的浏览器,Firefow居其次,国内的遨游、猎豹经测试也可以运行。
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基本的HTML结构

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<> charset=utf-8 />yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
webgl-demoyhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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<> src="Three.js" type="text/javascript">yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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<> id="webgl" class='webgl'>

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Three.js的六个基本步骤
1.设置three.js渲染器
2.设置摄像机camera
3.设置场景scene
4.设置光源light
5.设置物体object
6.书写主函数执行以上五步
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接下来针对每个步骤进行解释:
1.设置three.js渲染器
三维空间里的物体映射到二维平面的过程被称为三维渲染。 一般来说我们都把进行渲染操作的软件叫做渲染器。
先来看代码:

var webgl = document.getElementById('webgl');yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网

var renderer;//定义一个全局变量renderer(含义:渲染)yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function initThree(){yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
//获取画布的宽高yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
width = webgl.clientWidth;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
height = webgl.clientHeight;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
//生成渲染器对象(属性:抗锯齿效果为设置有效)yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer = new THREE.WebGLRenderer({antialias:true});yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
//指定渲染器的高宽(和画布框大小一致)yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer.setSize(width, height );yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
//将创建的canvas元素(此处的canvas元素为three.js创建)添加到html文档当中yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
webgl.appendChild(renderer.domElement);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
//设置渲染器的清除色yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer.setClearColorHex(0xFFFFFF,1.0);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
}yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网

上面代码中注释所书写的几个步骤就是我们要注意的几个步骤
(1) 声明全局变量(对象);
(2) 获取画布高宽;
(3) 生成渲染器对象(属性:抗锯齿效果为设置有效);
(4) 指定渲染器的高宽(和画布框大小一致);
(5) 追加【canvas】元素到id名为webgl的这个元素中;
(6) 设置渲染器的清除色(clearColor)。
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在此对渲染器进行一下介绍:
three.js文档中渲染器的分支如下:
Renderers
CanvasRenderer
DOMRenderer
SVGRenderer
WebGLRenderer
WebGLRenderTarget
WebGLRenderTargetCube
WebGLShaders
可以看到three.js提供了很多的渲染方式,我们选择的当然是WebGLRenderer,但我们这里要将CanvasRenderer与WebGLRenderer两种渲染方式做一个比较。
把WebGL渲染器:
renderer=new THREE.WebGLRenderer();
替换为Canvas渲染器:
renderer=new THREE.CanvasRenderer();
这样canvas就会以2d的方式渲染,以下是效果对比(前者用WebGLRenderer渲染):
Three.js讲解以及WEBGL实例 - 独行冰海 - 独行冰海Three.js讲解以及WEBGL实例 - 独行冰海 - 独行冰海
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很明显,WebGL在渲染效果上更胜一筹,WebGL的渲染能够最大程度表现你制作精美的场景,如果你的设备支持它,这个渲染器具有比CanvasRenderer更好的性能,相反地,CanvasRenderer则具有更好的兼容性。
在此针对渲染器的参数进行详细介绍:

renderer=new THREE.WebGLRenderer({yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
antialias:true,//antialias:true/false是否开启反锯齿yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
precision:"highp",//precision:highp/mediump/lowp着色精度选择yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
alpha:true,//alpha:true/false是否可以设置背景色透明yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
premultipliedAlpha:false,//?yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
stencil:false,//?yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
preserveDrawingBuffer:true,//preserveDrawingBuffer:true/false是否保存绘图缓冲yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
maxLights:1//maxLights:最大灯光数yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
});yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网

WebGLRenderer()中有一些参数我们可以设置,以下这些参数来自于官方文档:
? antialias:
  值:true/false
  含义:是否开启反锯齿,设置为true开启反锯齿。
? precision:
  值:highp/mediump/lowp
  含义:着色精度选择。
? alpha:
  值:true/false
  含义:是否可以设置背景色透明。
? premultipliedAlpha:
  值:true/false
  含义:?
? stencil:
  值:true/false
  含义:?
? preserveDrawingBuffer:
  值:true/false
  含义:是否保存绘图缓冲,若设为true,则可以提取canvas绘图的缓冲。
? maxLights:
  值:数值int
  含义:最大灯光数,我们的场景中最多能够添加多少个灯光。
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接下来,继续讲解第二步:设置相机
OpenGL(WebGL)中、三维空间中的物体投影到二维空间的方式中,存在透视投影和正投影两种相机。 透视投影就是、从视点开始越近的物体越大、远处的物体绘制的较小的一种方式、和日常生活中我们看物体的方式是一致的。 正投影就是不管物体和视点距离,都按照统一的大小进行绘制、在建筑和设计等领域需要从各个角度来绘制物体,因此这种投影被广泛应用。在 Three.js 也能够指定透视投影和正投影两种方式的相机。 在此设置透视投影方式。

/*yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*设置相机yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*/yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
var camera;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function initCamera() {yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera = new THREE.PerspectiveCamera(45,width/height,1,10000);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
//此处为设置透视投影的相机,默认情况下,相机的上方向为Y轴,右方向为X轴,沿着Z轴垂直朝里(视野角:fov; 纵横比:aspect; 相机离视最近的距离:near; 相机离视体积最远距离:far)yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.position.x = 400;//设置相机的位置坐标yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.position.y = 0;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.position.z = 0;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
//设置相机的上为z轴方向yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.up.x = 0;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.up.y = 0;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.up.z = 1;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
//设置视野的中心坐标yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网

camera.lookAt({x:0, y:0, z:0});yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
} yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网

基本步骤为:
(1) 声明全局的变量(对象);
(2) 设置透视投影的相机;
(3) 设置相机的位置坐标;
(4) 设置相机的上为「z」轴方向;
(5) 设置视野的中心坐标。
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3.设置场景scene
场景就是一个三维空间。 用 [Scene] 类声明一个叫 [scene] 的对象。

/*yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*设置场景,所有的元素只有在添加到场景当中之后才能够生效yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*/yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
var scene;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function initScene() {yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
scene = new THREE.Scene();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
}yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网

4.设置光源
OpenGL(WebGL)的三维空间中,存在点光源和聚光灯两种类型。 而且,作为点光源的一种特例还存在平行光源(无线远光源)。另外,作为光源的参数还可以进行 [环境光] 等设置。 作为对应, Three.js中可以设置 [点光源(Point Light)] [聚光灯(Spot Light)] [平行光源(Direction Light)],和 [环境光(Ambient Light)]。 和OpenGL一样、在一个场景中可以设置多个光源。 基本上,都是环境光和其他几种光源进行组合。 如果不设置环境光,那么光线照射不到的面会变得过于黑暗。 首先按照下面的步骤设置平行光源,在这之后还会追加环境光。
(1) 声明全局变量(对象)
(2) 设置平行光源
(3) 设置光源向量
(4) 追加光源到场景

/*yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*设置光源yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*/yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
var light;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function initLight() {yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
light = new THREE.DirectionalLight(0x0000FF,1.0,0);//设置平行光DirectionalLightyhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
light.position.set(50,50,50);//光源向量,即光源的位置yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网

//还可以添加多个光源,多行注释中即为添加2、3号光源yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
/*light2 = new THREE.DirectionalLight(0xFF00CC,1.0,0);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
light2.position.set(0,50,0);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
light3 = new THREE.DirectionalLight(0x0000CC,1.0,0);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
light3.position.set(50,0,0);*/yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
scene.add(light);//追加光源到场景yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
/*scene.add(light2);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
scene.add(light3);*/yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
}yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网

5.设置物体object

/*yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*设置物体yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*/yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
var cube=Array();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function initObject() {yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
for(var i=0;i<4;i++){yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
cube[i]=new THREE.Mesh(//mesh是three.js的一个类yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
new THREE.CubeGeometry(50,50,50),//形状 (宽 高 深度)yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
new THREE.MeshLambertMaterial({color:0x0000FF})//材质yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
scene.add(cube[i]);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
cube[i].position.set(0,-120+80*i,0);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
}yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
}yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网

在此绘制了4个立方体
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7.(没有看错,不是6!!!)可以让它旋转起来

/*yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*旋转yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*/yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
var t=0;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function loop(){yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
t++;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer.clear();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
cube[0].rotation.set(t/100,0,0);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
cube[1].rotation.set(0,t/100,0); yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
cube[2].rotation.set(0,0,t/100);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
/*camera.position.x = 400*Math.cos(t/100);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.position.y = 400*Math.sin(t/200);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.position.z = 50*Math.cos(t/100);*/yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.lookAt( {x:0, y:0, z:0 } );yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer.render(scene,camera);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
window.requestAnimationFrame(loop);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
}yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网

注释当中表示的是相机的旋转,可以去掉看看效果
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6.(好吧,我们来补一下第六步)将所有上面设置好的函数进行执行

/*yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*执行yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*/yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function threeStart() {yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
initThree();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
initCamera();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
initScene();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
initLight();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
initObject();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
loop();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer.clear();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer.render(scene,camera);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
}yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网

到这里我们就完成了,再看一下效果图吧!
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本demo的全部代码整合如下:

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<> charset=utf-8 />yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
webgl2yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
<> src="Three.js" type="text/javascript">yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
<> type="text/javascript">yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
var renderer;//声明一个全局变量yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
/*yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*构建基本画布 渲染器yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*/yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function initThree() {yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
width = document.getElementById('webgl').clientWidth;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
height = document.getElementById('webgl').clientHeight;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer = new THREE.WebGLRenderer({antialias:true});//生成渲染器对象,属性:锯齿效果设为trueyhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer.setSize(width,height);//设置渲染器的宽和高,和画布大小一致yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
document.getElementById('webgl').appendChild(renderer.domElement);//追加canvas元素到webgl元素当中yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer.setClearColorHex(0xFFFFFF,1.0);//设置渲染器的清除色yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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/*yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*设置相机yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*/yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
var camera;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function initCamera() {yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera = new THREE.PerspectiveCamera(45,width/height,1,10000);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
//此处为设置透视投影的相机,默认情况下,相机的上方向为Y轴,右方向为X轴,沿着Z轴垂直朝里(视野角:fov; 纵横比:aspect; 相机离视最近的距离:near; 相机离视体积最远距离:far)yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.position.x = 400;//设置相机的位置坐标yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.position.y = 0;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.position.z = 0; yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
//设置相机的上为y轴方向yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.up.x = 0;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.up.y = 1;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.up.z = 0;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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*设置场景,所有的元素只有在添加到场景当中之后才能够生效yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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var scene;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function initScene() {yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
scene = new THREE.Scene();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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*设置光源yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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var light;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function initLight() {yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
light = new THREE.DirectionalLight(0x0000FF,1.0,0);//设置平行光DirectionalLightyhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
light.position.set(50,50,50);//光源向量,即光源的位置yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
scene.add(light);//追加光源到场景yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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*设置物体yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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var cube=Array();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function initObject() {yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
for(var i=0;i<4;i++){yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
cube[i]=new THREE.Mesh(//mesh是three.js的一个类yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
new THREE.CubeGeometry(50,50,50),//形状 (宽 高 深度)yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
new THREE.MeshLambertMaterial({color:0x0000FF})//材质yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
scene.add(cube[i]);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
cube[i].position.set(0,-120+80*i,0);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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*旋转yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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cube[0].rotation.set(t/100,0,0);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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cube[2].rotation.set(0,0,t/100);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
camera.lookAt( {x:0, y:0, z:0 } );yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer.render(scene,camera);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
window.requestAnimationFrame(loop);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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*执行yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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initCamera();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
initScene();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
initLight();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
initObject();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
loop();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer.clear();yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
renderer.render(scene,camera);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
}yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
/*yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*如果想让立体图形进行循环运动,需要使用到loopyhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*首先创建渲染器、相机、场景、光源、物体以及最后的执行yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
*只需要添加loop函数yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
var t=0;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
function loop(){yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
t++;yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
cube.rotation.set(t/100,0,0);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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renderer.render(scene,camera);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
window.requestAnimationFrame(loop);yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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<> onload="threeStart();">yhYHTML5中文学习网 - HTML5先行者学习网
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