前言

對(duì)的，本文就是著重介紹如何使用CSS3中的3D變換打造出H5中的3D效果。靈感來(lái)源于造物節(jié)團(tuán)隊(duì)的3d引擎，因?yàn)槭褂梅椒ū容^復(fù)雜，也沒(méi)有開(kāi)源的API文檔，于是想自己另外造個(gè)輪子，便開(kāi)始了相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。眾所周知，目前市面上的H5 3D類庫(kù)(如Three)、引擎(Egret)、構(gòu)建工具(kpano、720云)都或存在體積太大、不開(kāi)源、非免費(fèi)、學(xué)習(xí)成本高等問(wèn)題。對(duì)于我們較為熟悉的CSS3，為什么就不對(duì)它好好利用一把呢?誠(chéng)然，CSS3存在我們比較清楚的短板，CSS對(duì)平面的渲染能力高，但是對(duì)3D建模方面便力不從心了。

我們知道3D的表現(xiàn)形式即讓我們通過(guò)平面可從不同角度看到真實(shí)物體的展示效果。

在計(jì)算機(jī)世界里，3D世界是由點(diǎn)組成，兩個(gè)點(diǎn)能夠組成一條直線，三個(gè)不在一條直線上的點(diǎn)就能夠組成一個(gè)三角形面，無(wú)數(shù)三角形面就能夠組成各種形狀的物體，如下圖。

我們通常把這種網(wǎng)格模型叫做Mesh模型。給物體貼上皮膚，或者專業(yè)點(diǎn)就叫做紋理，那么這個(gè)物體就活靈活現(xiàn)了。最后無(wú)數(shù)的物體就組成了我們的3D世界。

Three中模型解析器的原理是將頂點(diǎn)數(shù)組將模型的頂點(diǎn)用數(shù)組儲(chǔ)存起來(lái)，再利用three中的face函數(shù)取得定點(diǎn)數(shù)組中的三個(gè)或四個(gè)頂點(diǎn)的索引構(gòu)成空間平面。如此反復(fù)，模型就被完整構(gòu)造出來(lái)了。

于是，越復(fù)雜的物體就需要越多的網(wǎng)面拼接。而css中是不存在根據(jù)坐標(biāo)建立空間平面的能力的。

(插個(gè)題外話，其實(shí)css有一個(gè)屬性與坐標(biāo)有關(guān)，那就是clip-path。這個(gè)屬性的特性賦予了css3一定的建模能力。實(shí)現(xiàn)方法可參考這篇文章 純clip-path打造的3D模型渲染器)

CSS3實(shí)現(xiàn)3D全景

上篇文章介紹了Web3D的一些表現(xiàn)形式，這里著重談?wù)勗趺匆訡SS3實(shí)現(xiàn)3D全景。下面會(huì)探索Three實(shí)現(xiàn)全景的方案，因?yàn)閃ebGL門(mén)檻和學(xué)習(xí)成本還是比較高的，不適于用于快速開(kāi)發(fā)。造物節(jié)的CSS3d全景已有文章對(duì)其進(jìn)行了技術(shù)探秘，但都未深入談及具體實(shí)現(xiàn)方式。

要清晰理解實(shí)現(xiàn)方式，必須對(duì)CSS3的transform、perspective有一定的認(rèn)識(shí)。

原理方面的東西我就不深入講了，大家可以先看看這篇文章，對(duì)CSS3D有一個(gè)大致的概念。

玩轉(zhuǎn) CSS 3D - 原理篇

CSS全景可通過(guò)建立柱形或者立方體再通過(guò)貼圖方式實(shí)現(xiàn)。也許會(huì)有人問(wèn)，球體行不行?實(shí)際上是不行的，球體模型由無(wú)數(shù)個(gè)極小的平面拼接構(gòu)成連貫曲面，而CSS缺乏使平面扭曲的屬性。球體模型我們可以使用上文提過(guò)的Clip-3d建造出，但是，貼圖問(wèn)題就解決不了了。

天空盒子

相信很多打造過(guò)或有了解過(guò)3d全景的同行們都知道這個(gè)概念。實(shí)際上Skybox就是一個(gè)立方體，通過(guò)給六個(gè)面貼上不同的，邊緣可以無(wú)縫貼合的圖片，再將視角伸入盒子內(nèi)部?？梢韵胂蟪晌覀冏约赫救肓艘粋€(gè)巨型立方體盒子內(nèi)部，移動(dòng)視角便能看到不同的場(chǎng)景。

1、貼圖

來(lái)看一張?zhí)炜蘸凶拥馁N圖，剪頭指向的邊緣代表需要無(wú)縫貼合的邊。

從上圖可以看出只要相互貼合的兩個(gè)面上的圖像能夠無(wú)縫拼接，那么再通過(guò)對(duì)各個(gè)面進(jìn)行一定的旋轉(zhuǎn)變換，天空盒子就能被打造出來(lái)了。 

那么問(wèn)題來(lái)了，怎么去拍攝制作這樣的圖片呢?這就需要通過(guò)一些專業(yè)軟件了，比如pano2vr，max等。其實(shí)，需要用到這些專業(yè)工具打造的全景對(duì)畫(huà)質(zhì)和拼合度的要求都非常高了，而單純依靠CSS3中的變化給不了它們很好的體驗(yàn)。

但我們今天討論的是某些運(yùn)營(yíng)活動(dòng)H5打造的全景，此全景不一定真實(shí)存在，或者是和真實(shí)場(chǎng)景有一定的比例差距。例如星空、海底。對(duì)于這類貼合度可人為改變的全景圖的打造，我們可以采用現(xiàn)有的高清圖片，再經(jīng)由PS轉(zhuǎn)換成六面全景圖。

貼一篇文章 Create a Skybox From Photos

其實(shí)主要思想是

在一張大圖上勾畫(huà)出六個(gè)面的選取 >

選擇大圖中某個(gè)面的相鄰面將其旋轉(zhuǎn)到需要拼合的盒子的某個(gè)面上，使他們完美貼合 >

得到最合理的六面貼圖后，觀察有無(wú)創(chuàng)造出新的邊緣，通過(guò)蒙版等工具使他們自然融合。

2、構(gòu)造貼圖完成就可以創(chuàng)建立方體了。首先將創(chuàng)建好的六個(gè)面切割出來(lái)，以front、back、left、right…命名標(biāo)記位置。 

.sence { 
      -webkit-perspective: 1000px; 
    } 
    .cube { 
      width: 500px; 
      height: 500px; 
      margin: 100px auto; 
      transform-style: preserve-3d; 
    } 
    .cube img { 
      width: 130px; 
      height: 130px; 
      position: absolute; 
    } 
    .cube img:nth-child(1) { 
 
    } 
    .cube img:nth-child(2) { 
      transform:  rotateY(180deg); 
    } 
    .cube img:nth-child(3) { 
      transform:  rotateY(90deg); 
    } 
    .cube img:nth-child(4) { 
      transform:  rotateY(-90deg); 
    } 
    .cube img:nth-child(5) { 
      transform:  rotateX(90deg); 
    } 
    .cube img:nth-child(6) { 
      transform:  rotateX(-90deg);     }  

<div class="sence"> 
    <div class="cube"> 
      <img src="img/skybox/front.jpg" alt="" /> 
      <img src="img/skybox/back.jpg" alt="" /> 
      <img src="img/skybox/left.jpg" alt="" /> 
      <img src="img/skybox/right.jpg" alt="" /> 
      <img src="img/skybox/top.jpg" alt="" /> 
      <img src="img/skybox/bottom.jpg" alt="" /> 
    </div> 
  </div>  

準(zhǔn)備好6個(gè)面，載入貼圖。通過(guò)旋轉(zhuǎn)，使得每個(gè)面旋轉(zhuǎn)到相印的位置。如左邊的面由原本面朝我們的圖片繞Y軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到。(注意Y軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)是正數(shù))

此時(shí)會(huì)得到下圖這樣的效果：

但是由于每個(gè)面的旋轉(zhuǎn)中心都在其正中位置，因此還不能形成正方體。于是我們需要讓每個(gè)面產(chǎn)生一定的位移。

貼一張坐標(biāo)系圖以助于大家理解。

現(xiàn)在首先讓front位移到應(yīng)該到的位置，由于全景圖的鏡頭在立方體內(nèi)部，因此，可以想象一下，我們需要將圖片往后移動(dòng)。移動(dòng)距離很明顯為立方體邊長(zhǎng)的一半。在這里是65px。得到下圖結(jié)果。

.cube img:nth-child(1) { 
 
  transform: translateZ(-65px); 
 
} 

 照這樣看，是不是back位移為translateZ(65px)，left為translateX(-65px)，top translateY(-65px)呢?但結(jié)果并不是我們想要的。

重新看回上文空間坐標(biāo)系的那張貼圖，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，平面旋轉(zhuǎn)后，其對(duì)應(yīng)的三個(gè)軸的位置也改變了。如圖片繞Y旋轉(zhuǎn)后，Z軸指向?yàn)槠聊坏乃椒较?。繞X旋轉(zhuǎn)后，Z軸指向垂直方向。因此我們很容易發(fā)現(xiàn)，其實(shí)要將貼面移動(dòng)到正確的位置，都只需要讓他們translateZ(-width/2px)就可以了。

為了讓大家容易理解，我這里設(shè)置了一個(gè)較大的perspective。要想得到全景的效果，我們將鏡頭拉近讓它進(jìn)入到box里面就可以了。

 接下來(lái)綁定手勢(shì)，就可以讓它動(dòng)起來(lái)啦。

部分代碼：

viewer.on('touchstart', function(e) { 
    x1 = e.targetTouches[0].pageX; - $(this).offset().left; 
    y1 = e.targetTouches[0].pageY; - $(this).offset().top; 
}); 
 
viewer.on('touchmove',function(){ 
    var dist_x = x2 - x1, 
        dist_y = y2 - y1, 
        deg_x = Math.atan2(dist_y, perspective) / Math.PI * 180, 
        deg_y = -Math.atan2(dist_x, perspective) / Math.PI * 180, 
        i, 
        c_x_deg += deg_x; 
        c_y_deg += deg_y; 
         
    cube.css('transform', 'rotateX(' + deg_x + 'deg) rotateY(' + deg_y + 'deg)'); 
}) 

 Math.atan2(y,x) 方法：得到從 x 軸到點(diǎn) (x,y) 之間的角度。對(duì)于空間左邊系比較難理解，大家可以想象成一張以空間Z軸為Y軸的平面繞X軸正方向旋轉(zhuǎn)的角度即為cube繞空間Y軸旋轉(zhuǎn)的角度。

柱形

柱形全景也不算復(fù)雜。關(guān)于圓柱形的打造方法，大家可以參考下這篇文章CSS3 3D transforms系列教程-3D旋轉(zhuǎn)木馬

有了這個(gè)基礎(chǔ)，我們可以寫(xiě)一段函數(shù)快速構(gòu)造柱形全景。

先來(lái)看下頁(yè)面結(jié)構(gòu) 

<style> 
  body { 
    height: 100%; 
    overflow: hidden; 
  } 
    .scene { 
      width: 100%; 
      height: 1170px; 
      transform: translateX(-50%) translateY(-50%); 
      top: 50%; 
      left: 50%; 
      position: absolute; 
    } 
    .cube { 
      transform-style: preserve-3d; 
      height: 100%; 
      width: 100%; 
      margin: 0px auto; 
    } 
    .cube_bg { 
      transform-style: preserve-3d; 
      height: 100%; 
      width: 128px; 
      margin: 0px auto; 
    } 
    .cube_bg div { 
      height: 100%; 
       
      /* 這里為圓柱形的每個(gè)面都設(shè)定了同樣的背景圖 那么在建造柱形時(shí)不再需要手動(dòng)切圖 */ 
      background-image: url("img/zao/zao.png"); 
       
      background-repeat: no-repeat; 
      position: absolute; 
      top: 0; 
    } 
</style> 
 
<body> 
  <div class="scene"> 
    <div class="cube"> 
      <div class="cube_bg"> 
        <!-- 
        這里是柱形全景背景貼圖 
        --> 
      </div> 
      <div class="cube_item"> 
        <!-- 
        這里是柱形全景中的小元件 
        --> 
      </div> 
    </div> 
  </div> 
</body>  

function creCylinder(lenZ,pieceWid,angle,slice){ 
 
    /*  
    pieceWid 表示單個(gè)柱形塊狀寬度 
    angle表示柱形內(nèi)角 
    slice表示有多少個(gè)面拼接  
    slice越多，拼合的面越接近曲面 
    */ 
     
  var l = pieceWid*slice; // 畫(huà)布全長(zhǎng) 
  var ag = angle/slice // 旋轉(zhuǎn)角度 
 
  var html = ''; 
 
  /* 
    設(shè)置每個(gè)面的旋轉(zhuǎn)角度和位移 因?yàn)橐指畛啥鄠€(gè)面，所以應(yīng)該為每個(gè)面的背景圖設(shè)置不同的`background-position` 
    */ 
 
  for(var i=0,len=slice;i<len;i++){ 
    html+='<div style="transform: rotateY(-'+ag*i+'deg) '+ 
          'translateZ('+lenZ+'px);'+ 
          'width:'+(pieceWid)+'px;'+ 
          'background-position: -'+(i*pieceWid)+'px 0;'+ 
          'background-size: '+(l)+'px 100%;"></div>'; 
  } 
 
    return html; 
} 
 
function renderPano(pieceWid,angle,slice){ 
 
    var vw = $(window).width(); 
 
    var RADIAN = 0.017453293; // 弧度制 將角度轉(zhuǎn)成弧度 
 
    var innerAngle = angle/(2*slice); //內(nèi)角，用來(lái)計(jì)算translateZ 
 
    // 這里的原理和上文旋轉(zhuǎn)木馬鏈接一致 
    var lenZ = -(pieceWid/2)*Math.tan((90-innerAngle)*RADIAN); 
 
    /*   
        因?yàn)槟J(rèn)是由畫(huà)布的最左端開(kāi)始旋轉(zhuǎn) 所以處于我們面前的是畫(huà)布的最左端和最右端及其連接處 
        要想畫(huà)布中央顯示再我們面前，這里需要給cube_bg加上一定的繞Y旋轉(zhuǎn)角度 
    */ 
    var rotate = ((angle/slice)*(slice-1))/2, 
        perspective = -lenZ-5; 
 
    var cube_bg = $('.cube_bg'), 
        scene = $('.scene'); 
 
    var cylinder = creCylinder(lenZ,pieceWid,angle,slice); 
 
    cube_bg.html(cylinder).css('transform','rotateY('+rotate+'deg)'); 
    scence.css('-webkit-perspective',perspective+'px'); 
     
    //最后調(diào)用一下 
    renderPano(128,360,20);  

這里解釋一下perspective為什么要設(shè)成 -lenZ-5

看一張圖，上面的lenZ即translateZ值，為負(fù)值。

perspective為鏡頭到屏幕的距離，因?yàn)榇藭r(shí)鏡頭在柱體內(nèi)部，因此不能看到柱體后面的圖像。

當(dāng)perspective值為-lenZ值時(shí)，正好柱體back面能與鏡頭在同一平面上，為了避免它有一定的機(jī)率遮擋鏡頭，我們可以將鏡頭拉近一些。便設(shè)成了-lenZ-5。這個(gè)時(shí)候就能保證鏡頭處于柱體內(nèi)部，同時(shí)也能更廣角度地觀察到柱體全景。

 大家可以復(fù)制代碼體驗(yàn)一下。這里的背景圖我選用的是自己拼合成的造物節(jié)背景圖。

優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

相信大家也有體會(huì)，天空盒制造起來(lái)會(huì)相對(duì)的簡(jiǎn)單，并且天空和地面都能被考慮進(jìn)去。但是由于面面間的貼合角度太大，若物體正好處于相互貼合的兩個(gè)面，會(huì)給人一種被攔腰折斷的感覺(jué)。而柱形圖對(duì)這種情況有了比較好的解決，但是天空和地面的貼圖就比較困難了，一般情況下只能通過(guò)給scene添加背景圖片模擬。