关于前端:WebGL管网展示及TubeGeometry优化

前言

管路展现在三维场景中很常见。比方公开管网，修建外面的水果，暖通管道等等的展现。

建设管路的形式次要两种：

• 通过 3DMax C4D Blender 等建模工具进行建模。
• 通过门路数据，程序生成三维管路。

如果须要动静的通过数据生成管路，只能采纳第二种形式来生成。

生成管路的形式

在 THREE 中，通过 TubeGeometry 能够生成管路。
TubeGeometry 能够沿着一条三维样条曲线拉伸出一根管子。能够通过指定顶点来定义门路。创立 TubeGeometry 管道几何体时可输出以下参数：

• path（必填）该属性用一个 THREE.SplineCurve 对象来指定管道遵循的门路
• segments 该属性指定管道的分段数，门路越长指定的段数应该越多，默认值是 64
• radius 该属性指定管道的半径，默认值是 1
• radiusSegments 否 该属性指定管道截面的分段数，段数越多管道看上去越润滑，默认值是 8
• closed
• 该属性来设置管道是否收尾连贯，默认值 false

比方：

const points = [{
          x: 0,
          y: 0,
          z: 0
        },
        {
          x: 100,
          y: 0,
          z: 0
        },
        {
          x: 100,
          y: 0,
          z: 200
        },
      ];
      
  const path = createPath(points);

  const pipeGeometry = new THREE.TubeGeometry(path, 256, radius, 64);
  const pipeMaterial = new THREE.MeshPhongMaterial({color});
  const pipe = new THREE.Mesh(pipeGeometry, pipeMaterial);

成果如下：

TubeGeometry 的优化

TubeGeometry 通过指定一个 path 门路和分段数来创立管路的几何数据。TubeGeometry 的分段是平均分配，这会导致一个问题，如果门路很长很简单，分段数量须要须要很大能力保障几何体的准确性。然而，管路大部分都是直线，只有大量的蜿蜒的管路。如果一条直线管路，其实只需取门路的起始点和介绍点就能够对门路进行残缺的形容，只有蜿蜒的管路，才须要把门路分成很多端，别离取每一个分段点的数据，能力较好的实现曲线的形容。如果采纳均匀分段的形式，势必有很多分段落在直线的局部，导致资源的节约，同时分段数量要求高，创立的几何数据会比拟宏大臃肿，影响程序的加载、绘制效率、显存等等。比方，以下系列点都组成两条直线：

const points = [{
          x: 0,
          y: 0,
          z: 0
        },
        {
          x: 100,
          y: 0,
          z: 0
        },
        {
          x: 100,
          y: 0,
          z: 200
        },
      ];

分段数是 4 的时候：

new THREE.TubeGeometry(path, 4, radius, 64);

失去的是如下后果：

原本两段直线，变成了 3 段直线的成果，起因就是分片数量不够：
减少分段数：

new THREE.TubeGeometry(path, 256, radius, 64);

成果如下：

为了绘制两条直线组成的门路，须要 256 的分段数量, 顶点数量可想而知。

所以咱们能够有一种优化思路，对于门路的直线局部，不须要分段，只须要去起始点和起点即可，分段数只调配给曲线的局部。这样的分段形式，能够是分段的数量失去最正当的利用。基于此，咱们革新出一个新的类：PathTubeGeometry。
革新后的类，绘制上述两条直线，不须要分片数（分片数量为 1），如下：

new PathTubeGeometry(path, 1, radius, 64);

极大的节约了资源。

拐角弯管

两条直线连贯的中央，能够通过加上一点圆角的成果来减少管路的好看度，通过上面代码能够主动依据已有门路生成带弯管的门路。

 function getRoundCornerPath(oldPath, radius, path = new Path3D()) {
      let points = oldPath.points;
      points = removeDup(points);
      let p0 = points[0];
      path.moveTo(p0);
      for (let i = 1; i < points.length - 1; i++) {let pre = points[i - 1],
          p = points[i],
          next = points[i + 1];
        let sub1 = p.clone().sub(pre).setLength(radius),
          sub2 = next.clone().sub(p).setLength(radius);
        let v1 = p.clone().sub(sub1),
          v2 = p.clone().add(sub2);
        path.lineTo(v1);
        path.curveTo(p.x, p.y, p.z, v2.x, v2.y, v2.z);
      }
      let pl = points[points.length - 1];
      path.lineTo(pl);
      return path;
    }

结语

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