开启 Web 3D 之门：WebGL与Three.js简介

在过去的几年里，网页已经从单纯的文字和图片展示，进化到了拥有丰富交互和视觉特效的平台。在这场变革中，Three.js 无疑是最璀璨的明星之一。它降低了 Web 3D 开发的门槛，让开发者无需精通复杂的图形学底层原理，也能在浏览器中创造出惊艳的 3D 世界。要了解Three.js，首先要从WebGL说起。

什么是 WebGL

WebGL (Web Graphics Library) 是一种 JavaScript API，它允许网页在不使用插件的情况下，利用 GPU（图形处理器）在浏览器中渲染高性能的 2D 和 3D 图形。它具有以下优点：

• 硬件加速： 传统的网页渲染主要靠 CPU，而 WebGL 将复杂的数学计算交给显卡（GPU）。GPU 擅长并行处理成千上万个像素的计算，这使得实现流畅的 3D 动画成为可能。

• 跨平台： 只要浏览器支持 WebGL（现代浏览器如 Chrome, Edge, Safari 均支持），3D应用就能在手机、平板和电脑上运行。

同时，因为WebGL的语法非常复杂，直接使用原生WebGL开发极其痛苦。开发者需要编写大量的GLSL（着色器语言）代码，手动管理缓冲区、矩阵变换和复杂的数学运算。即便只是在屏幕上画一个红色的三角形，可能也需要编写上百行代码。为了简化WebGL的开发，Three.js应运而生。

什么是 Three.js

Three.js 是由 Ricardo Cabello（网名 Mr.doob）发起的开源轻量级3D库。核心目标是：让在浏览器中创建 3D 内容变得简单， 官方网址：https://threejs.org。

Three.js 封装了 WebGL 的细节，提供了一个简单易用的对象模型。通过 Three.js，你可以使用直观的“场景”、“相机”、“材质”和“灯光”等概念来构建 3D 应用，而无需从零开始编写复杂的图形渲染管线。

Three.js的出现继承并扩展了WebGL的优点：

1. 易用性：相比原生 WebGL，Three.js 大幅减少了代码量。一个简单的旋转立方体，在 WebGL 中可能需要上百行代码，而在 Three.js 中仅需十几行。
2. 生态：它是目前 GitHub 上最流行的 Web 3D 库，拥有庞大的社区和丰富的示例。
3. 跨平台：只要浏览器支持 WebGL（目前的现代浏览器如 Chrome, Firefox, Safari, Edge 均完美支持），你的 3D 应用就可以在桌面端和移动端流畅运行。
4. 功能丰富：支持模型加载（GLTF, OBJ, FBX 等）、物理引擎集成、后期特效（幻觉、景深、抗锯齿）、高级材质渲染（PBR）等。

Three.js 的核心概念

要理解 Three.js 的工作原理，可以想象自己在拍摄一部电影。你需要以下四个基本要素：

1. 场景 (Scene)

场景就像是舞台。它是所有物体、灯光和背景的容器。没有场景，你就没有地方放置你的 3D 对象。

2. 相机 (Camera)

相机就像是观众的眼睛。在 3D 空间中，相机的位置和朝向决定了屏幕上显示的内容。最常用的是透视相机 ，它模拟了人眼的视觉效果（近大远小）。

3. 渲染器 (Renderer)

渲染器是幕后的魔术师。它负责接收“场景”和“相机”，并将 3D 数据计算成 2D 像素画在网页的 <canvas> 元素上。

4. 网格 (Mesh)

网格是我们在场景中看到的核心物体。它由两部分组成：

• 几何体 (Geometry)：定义物体的形状（如球体、立方体、平面）。
• 材质 (Material)：定义物体的外观（如颜色、反光度、纹理贴图）。

本节总结

本节主要对Three.js做了简单的介绍。Three.js 是连接 Web 开发与计算机图形学的桥梁。它不仅是一个库，更是一个强大的创作工具。无论你是想为个人网站添加一点酷炫的动效，还是想开发复杂的工业级 3D 应用，Three.js 都是目前 Web 端最值得学习的 3D 技术。在下一节中，我们会用现代化的方式编写Three.js代码，实现一个最简Three.js场景示例。