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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1. var Vector = function(x,y,z){   
2.             this.x = x;   
3.             this.y = y;   
4.             this.z = z;   
5.             this._get2d = function(){   
6.                 var scale = fallLength/(fallLength+this.z);   
7.                 var x = centerX + this.x*scale;   
8.                 var y = centerY + this.y*scale;   
9.                 return {x:x , y:y};   
10.             }   
11.         }  

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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1. var Face = function(vector1,vector2,vector3,vector4,color){   
2.             this.v1 = vector1;   
3.             this.v2 = vector2;   
4.             this.v3 = vector3;   
5.             this.v4 = vector4;   
6.             this.color = color;   
7.             this.zIndex = (this.v1.z + this.v2.z + this.v3.z + this.v4.z)/4;   
8.             this.draw = function(){   
9.                 ctx.save();   
10.                 ctx.beginPath();   
11.                 ctx.moveTo(this.v1._get2d().x , this.v1._get2d().y);   
12.                 ctx.lineTo(this.v2._get2d().x , this.v2._get2d().y);   
13.                 ctx.lineTo(this.v3._get2d().x , this.v3._get2d().y);   
14.                 ctx.lineTo(this.v4._get2d().x , this.v4._get2d().y);   
15.                 ctx.closePath();   
16.                 // ctx.fillStyle = "rgba("+parseInt(Math.random()*255)+","+parseInt(Math.random()*255)+","+parseInt(Math.random()*255)+",0.2)";   
17.                 ctx.fillStyle = this.color;   
18.                 ctx.fill();   
19.             }   
20.         }  

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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1. var Cube = function(length){   
2.             this.length = length;   
3.             this.faces = [];   
4.             this.vectors = [];   
5.         }   
6.         Cube.prototype = {   
7.             _initVector:function(){   
8.                 this.vectors[0] = new Vector(-this.length/2 , -this.length/2 , this.length/2);   
9.                 this.vectors[1] = new Vector(-this.length/2 , this.length/2 , this.length/2);    
10.                 this.vectors[2] = new Vector(this.length/2 , -this.length/2 , this.length/2);    
11.                 this.vectors[3] = new Vector(this.length/2 , this.length/2 , this.length/2);    
12.                 this.vectors[4] = new Vector(this.length/2 , -this.length/2 , -this.length/2);   
13.                 this.vectors[5] = new Vector(this.length/2 , this.length/2 , -this.length/2);   
14.                 this.vectors[6] = new Vector(-this.length/2 , -this.length/2 , -this.length/2);   
15.                 this.vectors[7] = new Vector(-this.length/2 , this.length/2 , -this.length/2);   
16.             },   
17.             _draw:function(){   
18.                 this.faces[0] = new Face(this.vectors[0] , this.vectors[1] , this.vectors[3] , this.vectors[2] , "#6c6");   
19.                 this.faces[1] = new Face(this.vectors[2] , this.vectors[3] , this.vectors[5] , this.vectors[4] , "#6cc");   
20.                 this.faces[2] = new Face(this.vectors[4] , this.vectors[5] , this.vectors[7] , this.vectors[6] , "#cc6");   
21.                 this.faces[3] = new Face(this.vectors[6] , this.vectors[7] , this.vectors[1] , this.vectors[0] , "#c6c");   
22.                 this.faces[4] = new Face(this.vectors[1] , this.vectors[3] , this.vectors[5] , this.vectors[7] , "#666");   
23.                 this.faces[5] = new Face(this.vectors[0] , this.vectors[2] , this.vectors[4] , this.vectors[6] , "#ccc");   
24.   
25.                 this.faces.sort(function(a , b){   
26.                     return b.zIndex - a.zIndex;   
27.                 });   
28.                 this.faces.foreach(function(){   
29.                     this.draw();   
30.                 })   
31.             }   
32.         }  

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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1. if("addEventListener" in window){   
2.             window.addEventListener("mousemove" , function(event){   
3.                 var x = event.clientX - canvas.offsetLeft - centerX;   
4.                 var y = event.clientY - canvas.offsetTop - centerY;   
5.                 angleY = x*0.0001;   
6.                 angleX = y*0.0001;   
7.             });   
8.         }   
9.         else {   
10.             window.attachEvent("onmousemove" , function(event){   
11.                 var x = event.clientX - canvas.offsetLeft - centerX;   
12.                 var y = event.clientY - canvas.offsetTop - centerY;   
13.                 angleY = x*0.0001;   
14.                 angleX = y*0.0001;   
15.             });   
16.         }   
17.            
18.   
19.         function rotateX(vectors){   
20.             var cos = Math.cos(angleX);   
21.             var sin = Math.sin(angleX);   
22.             vectors.foreach(function(){   
23.                 var y1 = this.y * cos - this.z * sin;   
24.                 var z1 = this.z * cos + this.y * sin;   
25.                 this.y = y1;   
26.                 this.z = z1;   
27.             });   
28.         }   
29.   
30.         function rotateY(vectors){   
31.             var cos = Math.cos(angleY);   
32.             var sin = Math.sin(angleY);   
33.             vectors.foreach(function(){   
34.                 var x1 = this.x * cos - this.z * sin;   
35.                 var z1 = this.z * cos + this.x * sin;   
36.                 this.x = x1;   
37.                 this.z = z1;   
38.             })   
39.         }   
40.   
41.            
42.   
43.         cube = new Cube(80);   
44.         cube._initVector();   
45.         function initAnimate(){   
46.             cube._draw();   
47.   
48.             animate();   
49.         }   
50.   
51.         function animate(){   
52.             ctx.clearRect(0,0,canvas.width,canvas.height)   
53.                
54.             rotateY(cube.vectors);   
55.             rotateX(cube.vectors);   
56.             cube._draw();   
57.             if("requestAnimationFrame" in window){   
58.                 requestAnimationFrame(animate);   
59.             }   
60.             else if("webkitRequestAnimationFrame" in window){   
61.                 webkitRequestAnimationFrame(animate);   
62.             }   
63.             else if("msRequestAnimationFrame" in window){   
64.                 msRequestAnimationFrame(animate);   
65.             }   
66.             else if("mozRequestAnimationFrame" in window){   
67.                 mozRequestAnimationFrame(animate);   
68.             }   
69.             else {   
70.                 setTimeout(animate , 16);   
71.             }   
72.         }   

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）