基于Babylonjs自制WebGL3D模型編輯器的示例分析

這篇文章主要介紹基于Babylonjs自制WebGL3D模型編輯器的示例分析，文中介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

 一、總述
　　當(dāng)代WebGL編程所使用的3D模型大多是從3DsMax模型或Blender模型轉(zhuǎn)化而來(lái)，這種工作模式比較適合3D設(shè)計(jì)師和3D程序員分工配合的場(chǎng)景。但對(duì)于單兵作戰(zhàn)的WebGL愛(ài)好者來(lái)講這種模式過(guò)于沉重：且不說(shuō)轉(zhuǎn)化插件本身存在的各種bug嚴(yán)重降低了轉(zhuǎn)化的成功率，光是為了生成一個(gè)簡(jiǎn)單的模型就需要系統(tǒng)的學(xué)習(xí)3DsMax或Blender的使用方法就讓人感覺(jué)得不償失。
　　基于以上考慮，我計(jì)劃編寫一個(gè)基于Babylonjs的簡(jiǎn)單WebGL模型編輯器，供自己和其他有同樣需求的WebGL愛(ài)好者使用。編輯器命名為Newland，意為通過(guò)自己的努力建立一個(gè)更好的世界，現(xiàn)已完成了第一階段的網(wǎng)格調(diào)整和紋理設(shè)置功能。測(cè)試程序基于MIT協(xié)議發(fā)布在github上，可以通過(guò)http://ljzc002.github.io/Newland/HTML/index_newland.html訪問(wèn)。
　　因?yàn)榇a過(guò)多，這里主要介紹使用方法和設(shè)計(jì)思路，完整代碼可以在https://github.com/ljzc002/ljzc002.github.io/tree/master/Newland上查看。具體使用或修改代碼需要一定的3D編程基礎(chǔ)，可以參看我錄制的3D編程入門視頻教程：http://www.bilibili.com/video/av8248516/、http://www.bilibili.com/video/av8834942/、http://www.bilibili.com/video/av9234256/、http://www.bilibili.com/video/av9546734/，也可以自己尋找渠道了解。

二、界面和基本操作

　　程序基于新版的Chrome瀏覽器編寫和調(diào)試，需要設(shè)備上具有獨(dú)立或集成顯卡，并且需要用戶具有通過(guò)瀏覽器調(diào)用顯卡的權(quán)限。目前測(cè)試可以在windows7和Centos7操作系統(tǒng)上運(yùn)行。

　　程序主界面如下圖所示：

　　主界面本身是一個(gè)簡(jiǎn)單的Babylonjs場(chǎng)景，由天空盒與地面網(wǎng)格組成，應(yīng)用半球形光照（？）。在場(chǎng)景中可以使用“wasd、空格、ctrl”控制視點(diǎn)位置，使用鼠標(biāo)拖動(dòng)控制視角；界面上部是十二個(gè)快捷菜單，可以通過(guò)鼠標(biāo)單擊打開(kāi)或使用“1”到“=”鍵打開(kāi)，打開(kāi)菜單后可以使用“tab”鍵上下移動(dòng)菜單項(xiàng)，“Enter”鍵選定菜單項(xiàng)或打開(kāi)下一級(jí)菜單，“ESC”鍵取消選擇，“/”鍵隱藏菜單按鈕。

　　“調(diào)整”菜單欄下的“按住鼠標(biāo)”選項(xiàng)可以使鼠標(biāo)一直保持按下的狀態(tài)（類似FPS游戲的鼠標(biāo)控制），但因?yàn)檫\(yùn)行在瀏覽器中的JavaScript無(wú)權(quán)限直接控制鼠標(biāo)復(fù)位到屏幕中心，所以這種控制模式有一定的范圍限制。
　　“視角切換”選項(xiàng)可以在“當(dāng)前載具”的第一人稱和第三人稱視角之間切換，未來(lái)計(jì)劃設(shè)置多種不同載具，不同載具具有不同的默認(rèn)速度和默認(rèn)功能，使用者可以在不同載具之間自由切換。
　　“調(diào)整速度”選項(xiàng)可以調(diào)整視點(diǎn)移動(dòng)速度、編輯器中網(wǎng)格的調(diào)整幅度、鼠標(biāo)靈敏度等控制參數(shù)。
　　“自由瀏覽”選項(xiàng)可以使視點(diǎn)脫離載具的限制自由移動(dòng)，這時(shí)的移動(dòng)按鍵由wasd鍵改為上下左右鍵

三、網(wǎng)格調(diào)整
　　選擇“添加-》新增網(wǎng)格-》正方體”可以在場(chǎng)景中添加一個(gè)默認(rèn)的正方體網(wǎng)格如下圖所示：

　　在這里可選物體是可以自由配置的，使用者也可以把自己設(shè)計(jì)的網(wǎng)格添加進(jìn)來(lái)，配置代碼位于mymesh.js文件的309行左右：

1 //可以加載的網(wǎng)格的列表2 var arr_choosemesh=3     [4         ["code","BABYLON.MeshBuilder.CreateBox('","',{size:1},scene)"]5         ,["code","BABYLON.MeshBuilder.CreateSphere('","',{segments:10,diameter:1},scene);"]6         ,["babylon","", "../MODEL/allbase/", "2017512_8_13_30testscene.babylon"]7         ,["babylon","Cube", "../MODEL/octocat/", "octocat.babylon"]8         ,["babylon","Cube", "../MODEL/test3/", "test3.babylon"]9     ];

　　“code”表示通過(guò)執(zhí)行后面的代碼生成網(wǎng)格，“Babylon”表示按后面的參數(shù)加載現(xiàn)有的babylon格式模型。

　　網(wǎng)格上的坐標(biāo)軸指示網(wǎng)格的局部坐標(biāo)系坐標(biāo)，也表示這個(gè)網(wǎng)格正處于選中狀態(tài)中。對(duì)于選中的網(wǎng)格，點(diǎn)擊調(diào)整菜單欄下的“調(diào)整位置”、“調(diào)整姿態(tài)”、“調(diào)整縮放”可以調(diào)整當(dāng)前選中的網(wǎng)格的位置、姿態(tài)、縮放屬性，調(diào)整時(shí)可以直接在對(duì)應(yīng)的屬性處輸入值，也可以使用腳本即時(shí)生成值，也可以使用“上下左右、PgUp、PgDn”鍵進(jìn)行屬性調(diào)整，如下圖所示：

　　因?yàn)榭赡苄枰斎隞avaScript腳本，在做以上調(diào)整時(shí)移動(dòng)控制按鍵會(huì)失效。

　　調(diào)整完畢后按Enter鍵坐標(biāo)軸消失網(wǎng)格屬性固定，在這一步時(shí)也會(huì)對(duì)網(wǎng)格的紋理坐標(biāo)進(jìn)行重新分配，為下面的紋理配置做準(zhǔn)備。通過(guò)類似的方式固定多個(gè)網(wǎng)格可以生成較為復(fù)雜的網(wǎng)格對(duì)象，比如下面的人形網(wǎng)格：

　　點(diǎn)擊“文件-》導(dǎo)出”可以將這個(gè)網(wǎng)格對(duì)象以文本文件形式導(dǎo)出（默認(rèn)的導(dǎo)出文件后綴名是txt需要手工修改成babylon）

四、紋理設(shè)置
　　點(diǎn)擊“選擇-》選擇三角形”光標(biāo)會(huì)變?yōu)椤癱rosshair”，這時(shí)點(diǎn)擊網(wǎng)格中的三角形，被選中的三角形會(huì)突出顯示：

　　在右側(cè)的對(duì)話框中填寫RGB分量可以設(shè)置選中三角形的顏色，點(diǎn)擊“選擇顏色”會(huì)在正方形的canvas里繪制出這個(gè)三角形圖元對(duì)應(yīng)的圖素，同時(shí)被選中的三角形會(huì)以canvas中的對(duì)應(yīng)圖素作為紋理（透明度A暫時(shí)不好使）：

　　再次點(diǎn)擊選擇-》選擇三角形可以對(duì)其他的三角形進(jìn)行設(shè)置，可以點(diǎn)擊“從圖片中選取”使用本地圖片作為這個(gè)三角形的圖素提供者：

　　圖片左下角黃線圍成的區(qū)域是一個(gè)透明的p，對(duì)應(yīng)紋理圖片中的三角形色塊（沒(méi)有找到制作透明三角形p的方法，只能用弧線代替斜邊）?？梢允褂檬髽?biāo)拖拽p來(lái)設(shè)置選擇圖素的區(qū)域，調(diào)整“u長(zhǎng)度、v長(zhǎng)度”可以設(shè)置p的寬高，下面的四個(gè)按鈕可以水平旋轉(zhuǎn)圖片：

　　點(diǎn)擊確定，選擇的圖素會(huì)被應(yīng)用到網(wǎng)格上：

　　從圖片提取紋理時(shí)有兩個(gè)思路：一是使用canvas的像素提取功能將素材圖片中被選取的像素提取出來(lái)灌入紋理圖片中；二是記錄素材圖片的偏移量和縮放量，使用canvas變形和剪切把素材圖顯示在紋理圖片里?？紤]到大部分情況下素材圖和紋理圖的像素點(diǎn)不能一一對(duì)應(yīng)，采用第二種思路。
　　點(diǎn)擊文件-》導(dǎo)出圖片可以將紋理圖片以PNG格式導(dǎo)出，再點(diǎn)擊文件-》導(dǎo)出可以導(dǎo)出以這張圖片作為紋理的模型文件。
　　load_mesh.html是一個(gè)簡(jiǎn)單的babylon模型查看器，在本地部署后加載模型即可查看效果：

　　因?yàn)榧y理圖片其他區(qū)域都是白色，所以模型的其他區(qū)域也都是白色。

五、總結(jié)

　　在未來(lái)的世界，不懂編程等于文盲。

　　當(dāng)然，只要遵守別人設(shè)置好的規(guī)則，文盲也可能生活的很好。但如果一個(gè)人想要對(duì)所生活世界的運(yùn)行方式有所了解，甚至加以影響，他就不可能安于做一個(gè)文盲。

　　在各種編程形式中，3D編程具有最為直觀的表現(xiàn)力和影響力，而JavaScript則是一門簡(jiǎn)單易用又受眾廣泛的編程語(yǔ)言，作為二者結(jié)合的WebGL編程技術(shù)正是業(yè)余編程愛(ài)好者涉獵編程技術(shù)的最佳途徑之一。

　　而對(duì)于專業(yè)的3D編程人員來(lái)講，當(dāng)代3D編程技術(shù)正處在向GPU加速運(yùn)算和多終端3D呈現(xiàn)轉(zhuǎn)變的三叉路口，WebGL技術(shù)作為多終端3D呈現(xiàn)方向的核心技術(shù)之一，也值得專業(yè)程序員深入研究。

　　限于時(shí)間，Newland編輯器的介紹就到這里，以后有新的進(jìn)展會(huì)繼續(xù)更新。希望大家能在評(píng)論區(qū)里和我交流意見(jiàn)和建議，您的正面評(píng)論將是對(duì)我的巨大鼓勵(lì)。

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