小程序•小故事(16)——小游戏渲染

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《跳一跳》小游戏在 2017年12月28日正式发布，一周内 DAU 突破一亿，为小游戏开放生态赢得口碑。它操作简单，节奏轻快，凭借着快速复活机制以及强大的社交属性掀起了一股全民潮流。

其实，这个小游戏里仅有两个元素，黑色小人和各色基座。游戏规则也很简单，起跳前，小黑人压缩自己的身体来蓄力，根据蓄力时间决定距离来跳到下一个基座上。

今天的小故事，想要跟大家分享小游戏的渲染能力，我们以跳一跳唱片机为例，简要介绍一下如何展现一个三维物体~ ( 3D渲染引擎选用 Three.js )

小程序•小故事(16)——小游戏渲染

步骤一

创建一个场景 Scene

游戏的容器，用来放置光源，照相机和唱片机。

let scene = new THREE.Scene()

步骤二

选择合适的照相机 Camera

抽象来说，照相机定义了三维空间到二维屏幕的投影方式。

因投影方式不同，相机又分为透视投影相机和正交投影相机。

透视投影中的四棱柱和正交投影中的立方体被称为视景体，它是三维世界里屏幕上可见的区域，也就是照相机的视野。

视景体外的物体会被剪裁掉不参与渲染。透视投影更接近真实世界，有近大远小的感觉。而正交投影将物体以原比例平行投影到近剪裁面上，不会有大小缩放。

在跳一跳中我们使用了正交投影相机。

小程序•小故事(16)——小游戏渲染

let camera = new THREE.OrthographicCamera( width / - 2, width / 2, height / 2, height / - 2, near, far )

步骤三

创建光源 light

let ambientLight = new THREE.AmbientLight(0xffffff, 0.8);

let directionalLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 0.28);

创建一个环境光和直射光, 环境光没有特定光源，它将光线均匀照射在场景中。直射光模拟真实世界太阳光。

步骤四

定义几何体 Geometry，

材质 Material，合成 Mesh

Geometry 几何体，定义了一个物体的形状，包含顶点，线，面和法向量等信息。

let boxGeometry = new THREE.BoxGeometry(2, 2, 2)

对于唱片机我们创建了三个几何体，两个长方体和一个圆柱体。

小程序•小故事(16)——小游戏渲染

Material 材质，定义了一个物体的外观，例如颜色，透明度，光照属性，融合模式。

顶部透明盖子，底座和唱片的使用的Lambert材质，这种材质只考虑漫反射而不考虑镜面反射, 通常用于创建较暗淡无高光的物体, 其中 texture 是纹理贴图，我们通过纹理映射将这个二维图像贴到三维的方块上。

let transparentMaterial = new THREE.MeshLambertMaterial({ color: ‘white’, transparent: true, opacity: 0.5, map: texture })

最后我们通过 Mesh 我们将材质应用到几何体上。

let box = new THREE.Mesh(boxGeometry, transparentMaterial)

步骤五

使用渲染器 Renderer 渲染整个场景

最后我们将 box，camera 设置合适的位置后加入到场景中，再使用 Three.js 的渲染器 renderer 之后就可以看到音乐盒了~

renderer.render(scene, camera)

至此，我们完成了一个 3D 场景渲染到 2D 屏幕的渲染流水线中的应用程序阶段，这个阶段我们将渲染所需的几何信息（点，线，面，法线等信息）传递到渲染流水线的后续阶段。后续的小故事我们会介绍调用渲染器 render 方法后 GPU 是如何处理几何信息并最终渲染图像到屏幕上的。

QA&

共性问题

Q    一般的 3D 游戏 HUD 层（平视显示器）采用 DOM 来显示，例如排行榜，交互按钮。或者使用另一个 canvas 叠在游戏 canvas 上。但是小游戏只支持一个可见 canvas，并且不支持 DOM。这种情况在小游戏里面，应该如何处理呢？

A    可以封装 HUD 层并将其放在游戏 canvas 中，将整个HUD画在了一张离屏 canvas 中，然后将该 canvas 转化为纹理贴图，再将其贴在游戏的 3D 平面模型上。

后续的小故事会介绍如何将 HUD 分解为 3D 组件的形式来开发。