HTML5中WebGL怎么實(shí)現(xiàn)民航客機(jī)飛行監(jiān)控系統(tǒng)

這篇文章給大家分享的是有關(guān)HTML5中WebGL怎么實(shí)現(xiàn)民航客機(jī)飛行監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)容。小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，一起跟隨小編過來看看吧。

前些日子出差，在飛機(jī)上看到頭頂?shù)谋O(jiān)控面板，除了播放電視劇和廣告之外，還會時(shí)不時(shí)的切換到一個(gè)飛機(jī)航行的監(jiān)控系統(tǒng)，不過整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)讓人感到有一點(diǎn)點(diǎn)的簡陋，所以我就突發(fā)奇想制作了一個(gè)采用 HT for Web 的升級版監(jiān)控系統(tǒng)，demo 的效果還行，發(fā)出來大家相互學(xué)習(xí)下。

demo

實(shí)現(xiàn)過程

云中穿行效果

為了達(dá)到飛機(jī)云中穿行的效果，最開始我遇到的問題是飛機(jī)飛行的層次感，也就通常所說的透視效果，這里我采用的是云通道和云背景以不同的速度流動，制造一種飛行的透視效果。

云我采用的是貼圖的方式呈現(xiàn)的，但是僅僅是貼圖會遮擋天空和飛機(jī)，非常影響飛機(jī)飛行的觀感，所以我開啟了相應(yīng)圖元的 transparent 和 opacity ，云背景和云通道設(shè)置不同的透明度，不僅增加了層次感，還會讓人產(chǎn)生云朵從眼前飄過的錯(cuò)覺。

云通道采用的是 ht.Polyline 類型，通道縮放拉大了 Y 軸的比例，使云通道有更大的縱向空間，設(shè)置 reverse.flip 背拷貝使云通道內(nèi)部也顯示出貼圖，仿佛讓飛機(jī)置身于云海中穿梭；云背景采用 ht.Node 類型，只設(shè)置一個(gè)面顯示充當(dāng)云背景。

整體的云流動效果采用 offset 偏移實(shí)現(xiàn)，改變相應(yīng)圖元或相應(yīng)圖元面的貼圖偏移量來達(dá)到飛機(jī)云中穿行的效果， 代碼如下：
 

var i = 1, 
    p = 0;
setInterval(() => {
    i -= 0.1; p += 0.005;
    clouds.s('shape3d.uv.offset', [i, 0]);
    cloudBackground.s('all.uv.offset', [p, 0]);
}, 100);

升降顛簸效果

雖然達(dá)到了飛機(jī)云中穿行的效果，但是如果飛機(jī)只是直直的飛行，那也會降低飛行的實(shí)感，相信坐過飛機(jī)的朋友肯定都遇到過因氣流產(chǎn)生的顛簸，也經(jīng)常感受到飛機(jī)飛行途中的爬升和下降，這其實(shí)是因?yàn)轱w機(jī)的航線并不是一直固定在一個(gè)高度上，有時(shí)會爬升有時(shí)會下降，所以我就用 ht-animation.js HT 動畫擴(kuò)展插件去實(shí)現(xiàn)飛機(jī)顛簸效果，代碼如下：

dm.enableAnimation(20);
plane.setAnimation({
    back1: {
        from: 0,
        to: 160,
        easing: 'Cubic.easeInOut',
        duration: 8000,
        next: "up1",
        onUpdate: function (value) {
            value = parseInt(value);
            var p3 = this.p3();
            this.p3(value, p3[1], p3[2]);
        }
    },
    //...省略相似
    start: ["back1"]
});

球扇形視角限制

飛行效果完善之后，這時(shí)我就遇到了一個(gè)比較棘手的問題，因?yàn)閷?shí)際上雖然看著飛機(jī)是在云海中穿梭，但是僅僅是在通道中飛行，背景其實(shí)也只是平面貼圖，所以當(dāng)視角到達(dá)某種程度的時(shí)候就會有強(qiáng)烈的違和感和不真實(shí)感，就需要一個(gè)視角限制，使視角的調(diào)整剛剛好在一個(gè)范圍內(nèi)。

視角限制的話一般是限制 g3d 的 eye 和 center ，不太了解的朋友可以去看 hightopo 官網(wǎng)中的 3d 手冊，里面有詳細(xì)的說明，這里我就不再贅述了；因?yàn)橐暯欠秶年P(guān)系，所以我決定固定 center 的位置，代碼如下：
 

g3d.addPropertyChangeListener(e => {
    // 固定中心點(diǎn)
    if (e.property === 'center') {
        e.newValue[0] = center[0];
        e.newValue[1] = center[1];
        e.newValue[2] = center[2];
    }
}

然后再把 eye 限制在某一個(gè)范圍內(nèi)就大功告成了，然而這里卻并不是那么簡單，最開始我把 eye 限制在一個(gè)立方體的空間內(nèi)，但交互效果很不理想，考慮到 g3d 默認(rèn)交互中，鼠標(biāo)拖拽平移視角變換時(shí)，實(shí)際上 eye 是在一個(gè)以 center 為球心的球面上運(yùn)動的，所以我決定從這個(gè)球中挖出來一塊作為 eye 的限制空間，也就是球扇形，不太理解的朋友可以參考這個(gè)圖：

球扇形視角限制，一共需要三個(gè)參數(shù)，分別是中心參考軸、中心軸和外邊所成角度、所在球限制半徑，其中中心參考軸可根據(jù)初始 eye 和 center 的連接延長線確定，所在球限制半徑又分最大限制和最小限制，代碼如下：

function limitEye(g3d, eye, center, options) {
    var limitMaxL   = options.limitMaxL,
        limitMinL   = options.limitMinL,
        limitA      = options.limitA;

    g3d.addPropertyChangeListener(e => {
        // 固定中心點(diǎn)
        if (e.property === 'center') {
            e.newValue[0] = center[0];
            e.newValue[1] = center[1];
            e.newValue[2] = center[2];
        }
        // 限制視角
        if (e.property === 'eye') {
            var newEyeV = new ht.Math.Vector3(e.newValue),
                centerV = new ht.Math.Vector3(center),
                refEyeV = new ht.Math.Vector3(eye),
                refVector = refEyeV.clone().sub(centerV),
                newVector = newEyeV.clone().sub(centerV);

            if (centerV.distanceTo(newEyeV) > limitMaxL) {
                newVector.setLength(limitMaxL);
                e.newValue[0] = newVector.x;
                e.newValue[1] = newVector.y;
                e.newValue[2] = newVector.z;
            }
            if (centerV.distanceTo(newEyeV) < limitMinL) {
                newVector.setLength(limitMinL);
                e.newValue[0] = newVector.x;
                e.newValue[1] = newVector.y;
                e.newValue[2] = newVector.z;
            }
            if (newVector.angleTo(refVector) > limitA) {
                var oldLength = newVector.length(),
                    oldAngle  = newVector.angleTo(refVector),
                    refLength = oldLength * Math.cos(oldAngle),
                    vertVector,
                    realVector,
                    realEye;

                refVector.setLength(refLength);

                newEyeV = newVector.clone().add(centerV);
                refEyeV = refVector.clone().add(centerV);
                vertVector = newEyeV.clone().sub(refEyeV);
                vertLength = refLength * Math.tan(limitA);

                vertVector.setLength(vertLength);

                realVector = vertVector.clone().add(refEyeV).sub(centerV);

                realVector.setLength(oldLength);

                realEye = realVector.clone().add(centerV);

                // 防止移動角度大于 180 度，視角反轉(zhuǎn)
                if (oldAngle > Math.PI / 2) {
                    realEye.negate();
                }

                e.newValue[0] = realEye.x;
                e.newValue[1] = realEye.y;
                e.newValue[2] = realEye.z;
            }  
        }
    })
}

飛機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

當(dāng)然作為監(jiān)控系統(tǒng)，自然要有監(jiān)控了，增加右下角的小地圖，并提供三種模式，分別是聚焦飛機(jī)，聚焦飛行軌跡和聚焦地圖，并根據(jù)飛機(jī)的飛行方向控制飛行軌跡的流動效果，其中聚焦飛機(jī)會跟隨飛機(jī)移動進(jìn)行 fitData ，使飛機(jī)一直處于小地圖的中心，代碼如下：

var fitFlowP = function (e) {
    if (e.property === 'position' && e.data === plane) {
        mapGV.fitData(plane, false);
    }
};
buttonP.s({
    'interactive': true,
    'onClick': function (event, data, view, point, width, height) {
        map.a('fitDataTag', 'plane2D');
        mapGV.fitData(plane, false);
        mapDM.md(fitFlowP);
    }
});
buttonL.s({
    'interactive': true,
    'onClick': function (event, data, view, point, width, height) {
        mapDM.umd(fitFlowP);
        map.a('fitDataTag', 'flyLine');
        mapGV.fitData(flyLine, false);
    }
});
// ...省略

增加鼠標(biāo)移到飛機(jī)相應(yīng)位置進(jìn)行名稱的提示、雙擊后顯示飛機(jī)相應(yīng)位置的信息面板并將視角聚焦到面板上、點(diǎn)擊飛機(jī)任意地方切換回飛機(jī)飛行模式等效果。

左側(cè)增加監(jiān)控面板替代上面提到的雙擊相應(yīng)位置這步操作直接聚焦到相應(yīng)位置的信息面板上，這里按鈕開啟了交互并添加了相應(yīng)的交互邏輯，代碼如下：

button_JC.s({
    'interactive': true,
    'onClick': function (event, data, view, point, width, height) {
        event.preventDefault();
        let g3d = G.g3d,
            g3dDM = G.g3d.dm();
        g3d.fireInteractorEvent({
            kind: 'doubleClickData',
            data: g3dDM.getDataByTag(data.getTag())
        })
    }
});
//...省略

天空渲染效果

既然是監(jiān)控系統(tǒng)肯定是 24 小時(shí)無差別的監(jiān)控，這就涉及到一個(gè)問題，我總不可能半夜的時(shí)候飛機(jī)也從瓦藍(lán)瓦藍(lán)的天空上飛過，這就很欠缺真實(shí)性了，所以要有一個(gè)天空從亮到暗再從暗到亮的過程，這個(gè)過程我暫定到 06:00-06:30 和19:00-19:30 這兩個(gè)時(shí)間段。

天空采用的是 shape3d : 'sphere' 球形，包裹整個(gè)場景，然后使用 reverse.flip 背拷貝 和 blend 染色，之后天空就可以渲染成我想要的顏色，如果按照時(shí)間改變天空明暗只要改變?nèi)旧稻涂梢粤恕?/p>

但是由于白天和晚上光照情況的不同，云反射光的強(qiáng)度也不同，就導(dǎo)致了白天和晚上云的差異，所以也要調(diào)整云道和云背景的貼圖的 opacity 透明度，晚間更為透明度，代碼如下：

if ((hour > 6 && hour < 19) || (hour == 6 && minutes >= 30)) {
    timePane && timePane.a({
        'morning.visible': false,
        'day.visible': true,
        'dusk.visible': false,
        'night.visible': false,
        'day.opacity': 1
    })
    skyBox.s({
        "shape3d.blend": 'rgb(127, 200, 240)',
    })
    cloudBackground.s({
        "back.opacity": 0.7,
    })
    clouds.s({
        "shape3d.opacity": 0.7,
    })
} else if ((hour < 6 || hour > 19) || (hour == 19 && minutes >= 30)) {
//...省略
} else if (hour == 6 && minutes < 15 ) {
//...省略
} else if (hour == 6 && minutes >= 15 && minutes < 30) {
//...省略
} else if (hour == 19 && minutes < 15) {
//...省略
} else if (hour == 19 && minutes >= 15 && minutes < 30) {
//...省略
}

這里我還增加了對右上角時(shí)間面板時(shí)間狀態(tài)圖標(biāo)的支持，并增加了圖標(biāo)切換時(shí)的漸隱漸顯效果，同時(shí)給時(shí)間面板狀態(tài)圖標(biāo)位置增加了點(diǎn)擊切換到下一時(shí)間狀態(tài)的功能。

為了演示效果我增加了時(shí)間倍速按鈕，下圖是 500 倍時(shí)間流速下的變化情況：

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