利用HTML5绘制点线面组成的3D图形的示例

玩canvas玩了有两三个礼拜了，平面的东西玩来玩去也就那样，所以就开始折腾3d了。

　　因为canvas画布终究还是平面的，所以要有3d就得抽象出一个z轴。然后再把3d坐标转换成2d坐标，画到画布上，再通过旋转等变换效果来产生3d感。做3d一般就是由点到线，然后由线到面。

　　【点】

　　点的话，之前我有写过关于3d的博文解析3d标签云，其实很简单，这篇博文虽然讲的是用div实现的3d标签云，但是追根到底产生的3d原理是一样的，就是最简单的由点构成的3d了。每一个标签就是一个点。也可以直接看这个demo：

3dball
里面的总共有五百个点对象，每个点对象相应的根据他们的z轴来改变他们的大小和透明度，再平均分布在球面上，就构成了点球体了。

　　【线】

　　如果知道怎么做点之后，线也就容易了，只要把点连起来就行了。这个没做demo，不过也确实不难。就循环moveto，然后lineto，线就出来了。

　　【面】

　　这篇博文主要讲面滴。
二话不说，先上个demo吧：

3d立方体

做一个立方体，我用了三个对象：点对象，面对象，以及立方体本身一个对象：

　　下面这个是点对象，x,y,z是点的三维坐标，_get2d方法是把三维坐标转换到二维层面来。falllength是焦距。

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var vector = function(x,y,z){
this.x = x;
this.y = y;
this.z = z;
this._get2d = function(){
var scale = falllength/(falllength+this.z);
var x = centerx + this.x*scale;
var y = centery + this.y*scale;
return {x:x , y:y};
}
}

　　然后是面对象：

　　面对象的属性页很容易理解，一个面就是一个正方形， v1v2v3v4是面的四个顶点，zindex这个属性很重要，是代表这个面的层级，是在最外面还是在里面，这个必须要有，这样当用canvas画的时候才能让这个面画在最前面，才不会被其他的面遮盖。zindex的值也很容易理解，就是顶点z轴坐标的平均值，其实也就是中心点的z轴坐标。颜色就是这个面的颜色啦。

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var face = function(vector1,vector2,vector3,vector4,color){
this.v1 = vector1;
this.v2 = vector2;
this.v3 = vector3;
this.v4 = vector4;
this.color = color;
this.zindex = (this.v1.z + this.v2.z + this.v3.z + this.v4.z)/4;
this.draw = function(){
ctx.save();
ctx.beginpath();
ctx.moveto(this.v1._get2d().x , this.v1._get2d().y);
ctx.lineto(this.v2._get2d().x , this.v2._get2d().y);
ctx.lineto(this.v3._get2d().x , this.v3._get2d().y);
ctx.lineto(this.v4._get2d().x , this.v4._get2d().y);
ctx.closepath();
// ctx.fillstyle = "rgba("+parseint(math.random()*255)+","+parseint(math.random()*255)+","+parseint(math.random()*255)+",0.2)";
ctx.fillstyle = this.color;
ctx.fill();
}
}

　　最后是立方体本身对象：

　　因为立方体最后要旋转，所以，立方体对象里面不仅有面对象，还要有点对象，点旋转后才会引起面的旋转。length是立方体的边长，_initvector是初始化立方体的各个顶点，_draw方法就是把所有点形成面，将面放入数组，然后对面进行排序（就是根据面里的zindex排序），排序好后，调用每个面里的draw方法。立方体就出来了。

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var cube = function(length){
this.length = length;
this.faces = [];
this.vectors = [];
}
cube.prototype = {
_initvector:function(){
this.vectors[0] = new vector(-this.length/2 , -this.length/2 , this.length/2);
this.vectors[1] = new vector(-this.length/2 , this.length/2 , this.length/2);
this.vectors[2] = new vector(this.length/2 , -this.length/2 , this.length/2);
this.vectors[3] = new vector(this.length/2 , this.length/2 , this.length/2);
this.vectors[4] = new vector(this.length/2 , -this.length/2 , -this.length/2);
this.vectors[5] = new vector(this.length/2 , this.length/2 , -this.length/2);
this.vectors[6] = new vector(-this.length/2 , -this.length/2 , -this.length/2);
this.vectors[7] = new vector(-this.length/2 , this.length/2 , -this.length/2);
},
_draw:function(){
this.faces[0] = new face(this.vectors[0] , this.vectors[1] , this.vectors[3] , this.vectors[2] , "#6c6");
this.faces[1] = new face(this.vectors[2] , this.vectors[3] , this.vectors[5] , this.vectors[4] , "#6cc");
this.faces[2] = new face(this.vectors[4] , this.vectors[5] , this.vectors[7] , this.vectors[6] , "#cc6");
this.faces[3] = new face(this.vectors[6] , this.vectors[7] , this.vectors[1] , this.vectors[0] , "#c6c");
this.faces[4] = new face(this.vectors[1] , this.vectors[3] , this.vectors[5] , this.vectors[7] , "#666");
this.faces[5] = new face(this.vectors[0] , this.vectors[2] , this.vectors[4] , this.vectors[6] , "#ccc");
this.faces.sort(function(a , b){
return b.zindex - a.zindex;
});
this.faces.foreach(function(){
this.draw();
})
}
}

　　立方体做好了，接下来就可以让它动起来了。根据鼠标位置改变立方体转动的角度。rotatex和rotatey方法就是让所有点绕x轴旋转以及绕y轴旋转。这个的原理我在之前那个博文上好像有说过。。。。如果想了解更多，可以自己去百度一下计算机图形学3d变换。绕x轴和绕y轴是最简单的旋转矩阵了。当然，如果有兴趣的还可以去搜一下绕任意轴旋转矩阵。。。这个有点复杂，我本来想用它来做个魔方，不过遇到一些问题，暂时还没解决。好吧，扯远了。通过rotatex和rotatey两个方法可以让每个点获得下一帧的位置，在动画循环中重绘。这样，转动的立方体就做出来了。

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if("addeventlistener" in window){
window.addeventlistener("mousemove" , function(event){
var x = event.clientx - canvas.offsetleft - centerx;
var y = event.clienty - canvas.offsettop - centery;
angley = x*0.0001;
anglex = y*0.0001;
});
}
else {
window.attachevent("onmousemove" , function(event){
var x = event.clientx - canvas.offsetleft - centerx;
var y = event.clienty - canvas.offsettop - centery;
angley = x*0.0001;
anglex = y*0.0001;
});
}
function rotatex(vectors){
var cos = math.cos(anglex);
var sin = math.sin(anglex);
vectors.foreach(function(){
var y1 = this.y * cos - this.z * sin;
var z1 = this.z * cos + this.y * sin;
this.y = y1;
this.z = z1;
});
}
function rotatey(vectors){
var cos = math.cos(angley);
var sin = math.sin(angley);
vectors.foreach(function(){
var x1 = this.x * cos - this.z * sin;
var z1 = this.z * cos + this.x * sin;
this.x = x1;
this.z = z1;
})
}
cube = new cube(80);
cube._initvector();
function initanimate(){
cube._draw();
animate();
}
function animate(){
ctx.clearrect(0,0,canvas.width,canvas.height)
rotatey(cube.vectors);
rotatex(cube.vectors);
cube._draw();
if("requestanimationframe" in window){
requestanimationframe(animate);
}
else if("webkitrequestanimationframe" in window){
webkitrequestanimationframe(animate);
}
else if("msrequestanimationframe" in window){
msrequestanimationframe(animate);
}
else if("mozrequestanimationframe" in window){
mozrequestanimationframe(animate);
}
else {
settimeout(animate , 16);
}
}

全部代码我就不贴了，demo里通过控制台都可以看到。我也没引用其他什么框架之类的，直接copy下来就能用了。

　　能写好转动的一个立方体后，多个立方体转动也可以做出来了。

戳demo：面：3d立方体2 3d立方体线（这个纯碎觉得没有面更酷而已）