基于 HTML5 Canvas 的 3D 渲染引擎构建机架式服务器

前言

今天找到了 HT 的官网里的 Demo 网站（ http://www.hightopo.com/demos/index.html ），看的我眼花缭乱，目不暇接。而且 HT 的用户手册，将例子和文档无缝融合一体，小小 10 来兆开发包居然包含了四十五份手册，数百个活生生的 HTML5 例子，还没体验过的朋友赶紧来看一看，这回可玩嗨了！

对于 HT 初学者，面对这一堆数百个涵括通用组件、网络拓扑图组件、3D 组件、矢量图形、各种编辑器等等五法八门的 HTML5 例子盛宴，往往无从下手。为此，老郑我打算为像我一样喜欢这方面的新手朋友多写几篇这样的博客，慢慢的给大家讲述各种各样的越来越多的有趣的小功能！

效果图

（ https://hightopo.com/demo/CabinetAnimat/ ）

代码实现

HT 提供了基于 WebGL 的 3D 技术的图形组件 ht.graph3d.Graph3dView，WebGL 基于 OpenGL ES 2.0 图形接口，因此 WebGL 属于底层的图形 API 接口，二次开发还是有很高的门槛，HT 的 Graph3dView 组件通过对 WebGL 底层技术的封装，与 HT 其他组件一样，基于 HT 统一的 DataModel 数据模型来驱动图形显示，极大降低了 3D 图形技术开发的门槛。同时 HT 提供了强大的完全基于 HTML5 技术 3D 图形建模设计器，用户无需编码即可快速可视化搭建各种 3D 场景，可以说 HT 的 3D 开发模式完全打破了传统 3D 开发模式，绝大部分应用不再需要依赖精通 3ds Max 或 Maya 的专业 3D 设计师来建模，也不需要整合 Unity3d 等引擎做图形渲染，HT 一站式的提供了从建模到渲染，包括和 2D 组件呈现和数据融合的一站式解决方案。

我本次讲解的就是这个 3D 的界面，所以我们首先要创建 3D 渲染引擎组件，可视化呈现数据模型的三维环境场景。

var dm = new ht.DataModel()
var g3d = new ht.graph3d.Graph3dView(dm)

我们还要设置眼睛（或Camera）所在位置以及中心点（目标）的位置，格式均为 [x, y, z] 。

g3d.setEye([-376, 270, 896])
g3d.setCenter([-16, 118, -186])

这里给大家说一下，可参考 3D 手册（ http://www.hightopo.com/guide/guide/core/3d/ht-3d-guide.html ）。如上图所示，透视投影最终显示到屏幕上的内容只有截头锥体 ( View Frustum ) 部分的内容，因此 Graph3dView 提供了 eye ，center ， up ，far ，near ，fovy 和 aspect 参数来控制截头锥体的具体范围：

getEye() | setEye([x, y, z]) ，决定眼睛（或 Camera ）所在位置，默认值为 [0, 300, 1000]
getCenter() | setCenter([x, y, z]) ，决定目标中心点（或 Target ）所在位置，默认值为 [0, 0, 0]
getUp() | setUp([x, y, z]) ，决定摄像头正上方向，该参数一般较少改动，默认值为 [0, 1, 0]
getNear() | setNear(near) ，决定近端截面位置，默认值为 10
getFar() | setFar(far) ，决定远端截面位置，默认值为 10000
getFovy() | setFovy(fovy) ，fovy 决定垂直方向的视觉张角弧度，默认值为 Math.PI/4
getAspect() | setAspect(aspect) ，决定截头锥体的宽高比，该参数默认自动根据屏幕的宽高比决定，一般不需要设置。

然后我们再给它加上一些选中效果。Graph3dView 中被选中的图元会显示为较暗的状态，变暗系数是由图元 style 的 brightness 和 select.brightness 属性决定，select.brightness 属性默认值为 0.7，最终返回值大于 1 变亮，小于 1 变暗，等于 1 或为空则不变化。Graph3dView#getBrightness 函数控制最终图元亮度，因此也可以通过重载覆盖该函数自定义选中图元亮度。

g3d.getBrightness = function (data) {
　　if (data.s('isFocused')) {
   　　return 0.7;
   }
　　return null;
};

lastFocusData = null;
g3d.getView().addEventListener('mousemove', function (e) {
　　// 传入逻辑坐标点或者交互 event 事件参数，返回当前点下的图元
   var data = g3d.getDataAt(e);
   if (data !== lastFocusData) {
   　　if (lastFocusData) {
      　　astFocusData.s('isFocused', false);
      }
      if (data) {
         data.s('isFocused', true);
      }
      astFocusData = data;
　　}
});

接下来我们要为这些零件设置吸附：

dm.getDataByTag('机柜').setHost(dm.getDataByTag('地板'))
dm.getDataByTag('设备').setHost(dm.getDataByTag('机柜'))
dm.getDataByTag('门').setHost(dm.getDataByTag('机柜'))
...

吸附功能对于设计有层次关系的模型非常方便，例如设备面板吸附上设备机框，设备端口吸附上设备面板，这样从机框 - 面板 - 端口的层次关系吸附，使得用户拖动整体机框时所有这个层次下的图元都会跟随移动。对于 3D 的场景下，吸附的概念更进一步延伸，当机框在三维空间进行任意位置偏移以及任意角度旋转时，所有吸附的相关图元都会正确的跟随平移，并做出相应位置对应的旋转，以达到整体设备各个图形部分保持物理相对位置一致。简单来说就是当图元吸附上宿主图元时，宿主移动或旋转时会带动所有吸附者。

Node#getHost() 和 Node#setHost(node) 获取和设置吸附的图元对象
Node#getAttaches() 返回目前吸附到该图元的所有对象，返回 ht.List 链表对象，无吸附对象时返回空
Node#isHostOn(node) 判断该图元是否吸附到指定图元对象上
Node#isLoopedHostOn(node) 判断该图元是否与指定图元相互形成环状吸附，例如 A 吸附 B ，B 吸附 C，C 又吸附回 A，则 A，B 和 C 图元相互环状吸附

因为我这里是有 6 个设备，我要把每一个都给一个属性值来记录变化的状态一会儿用到：

dm.getDataByTag('门').a('open', false)
for (var i = 1; i < 7; i++) {
　　dm.getDataByTag('设备' + i).a('open', false)
}

上一篇关于 SCADA 组态电机的随笔里面咱们已经用到过动画，这回让我们通过事件监听在双击它的时候来为其加上动画效果：

// 监听事件
g3d.mi(function (event) {
　　if (event.kind === 'doubleClickData') {
　　　　var tag = event.data.getTag()
　　　　if (tag === '门') {
　　　　　　if (anim) {
　　　　　　　　anim.stop(true)
　　　　　　}
　　　　　　//获取旋转角度
　　　　　　var oldAngles = event.data.getRotation(),
　　　　　　　　 angles = (open ? 2 : -2)
　　　　　　//启动动画
　　　　　　anim = ht.Default.startAnim({
　　　　　　　　action : function(t) {
　　　　　　　　　　event.data.setRotation(oldAngles + t * angles)
　　　　　　　　},
　　　　　　})
　　　　　　open = !open
　　　　}
　　　　//检测字符串是否以指定的前缀开始
　　　　else if (tag.startsWith('设备')) {
　　　　　　//设备动画函数
　　　　　　animation(event.data)
　　　　}
　　}
}

设备动画的函数在这里：

function animation(data) {
　　//设置每个设备依次的变化参数
　　var v
　　for (var i = 1; i < 7; i++) {
　　　　if (tag === '设备'+ i) {
　　　　v= i / 2
　　　　}
　　}
　　if (data.anim) {
　　　　data.anim.stop(true)
　　　　data.anim = null
　　}
　　var open = data.a('open'),
　　　　p3 = data.p3(),
　　　　s3 = data.s3()
　　if (open) {
　　　　data.anim = ht.Default.startAnim({
　　　　　　action : function(t) {
　　　　　　　　data.p3(p3[0], p3[1], p3[2] + t * -s3[2] * v)
　　　　　　}
　　　　})
　　　　data.a('open', false)
　　}
　　else {
　　　　data.anim = ht.Default.startAnim({
　　　　　　action : function(t) {
　　　　　　　　data.p3(p3[0], p3[1], p3[2] + t * s3[2] * v)
　　　　　　}
　　　　})
　　　　data.a('open', true)
　　}
}

这里面有一些简写跟大伙儿说下。比如 mi 是增加交互事件监听器，addInteractorListener 的缩写，另外 event 格式有：

kind: 'clickData', // 事件类型
data: data, // 事件相关的数据元素
part: "part", // 事件的区域, icon 、label 等
event: e // html 原生事件

同时还有 3D 的一些：

setPosition3d(x, y, z) | setPosition3d([x, y, z]) 可简写为 p3(x, y, z) | p3([x, y, z])
getPosition3d() 可简写为 p3()
setSize3d(x, y, z) | setSize3d([x, y, z]) 可简写为 s3(x, y, z) | s3([x, y, z])
getSize3d() 可简写为 s3()
setRotation3d(x, y, z) | setRotation3d([x, y, z]) 可简写为 r3(x, y, z) | r3([x, y, z])
getRotation3d() 可简写为 r3()

建议熟记常用函数简写可提高编码效率，可参考入门手册中函数简写（ http://www.hightopo.com/guide/guide/core/beginners/ht-beginners-guide.html ）。最后别忘记 g3d.addToDOM() 呦！嘿嘿~~~

总结

这个小 demo 就说到这里吧，我会不定期的写一些技术随笔，既帮助自己整理知识，也能够跟大家一起学习，我们由浅至深，循序渐进。希望看了我的文章能得你们带来帮助，同时也希望大家能多多支持和鼓励！