前几年，跳一跳小游戏火过一段时间。

玩家从一个方块跳到下一个方块，如果没跳过去就算失败，跳过去了就会再出现下一个方块。

游戏逻辑和这个 3D 场景都挺简单的。

那我们能不能用 Three.js 自己实现一个呢？

我们来写写看。

新建一个 html，引入 threejs：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>跳一跳</title>
    <style>
        body {
            margin: 0;
            overflow: hidden;
        }
    </style>
    <script src="https://www.unpkg.com/three@0.154.0/build/three.js"></script>
</head>
<body>
<script>
    console.log(THREE);
</script>
</body>
</html>

跑个静态服务器：

npx http-server .

浏览器访问下：

three.js 引入成功了。

three.js 涉及到这些概念：

Mesh 是物体，它要指定是什么几何体 Geometry，什么材质 Material。

Light 是光源，有了光源才能看到东西，并且有的材质还会反光。

Scene 是场景，把上面所有的东西管理起来，然后让渲染器 Renderer 渲染出来。

Camera 是摄像机，也就是从什么角度去观察场景，我们能看到的就是摄像机的位置看到的东西。

了解了这些概念，我们在 script 部分写下 three.js 的初始化代码：

const width = window.innerWidth;
const height = window.innerHeight;
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, width / height, 0.1, 1000);

const scene = new THREE.Scene();
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();

renderer.setSize(width, height);
camera.position.set(0, 0, 500);
camera.lookAt(scene.position);

const pointLight = new THREE.PointLight( 0xffffff );
pointLight.position.set(0, 0, 500);
scene.add(pointLight);

document.body.appendChild(renderer.domElement)

function create() {
    const geometry = new THREE.BoxGeometry( 100, 100, 100 ); 
    const material = new THREE.MeshPhongMaterial( {color: 0x00ff00} ); 
    const cube = new THREE.Mesh( geometry, material ); 
    cube.rotation.y = 0.5;
    cube.rotation.x = 0.5;
    scene.add( cube );
}

function render() {
    renderer.render(scene, camera);
    requestAnimationFrame(render);
}

create();
render();

先看效果：

回过头来再解释：

这段代码是创建摄像机的：

PerspectiveCamera 是透视相机，也就是近大远小的效果。

它指定了 4 个参数，都是什么意思呢？

就是这个：

从一个位置去看，是不是得指定你看的角度是多大，也就是图里的 fov，上面指定的 45 度。

然后就是你看的这个范围的宽高比是多少，我们用的是窗口的宽高比。

再就是你要看从哪里到哪里的范围，我们是看从 0.1 到距离 1000 的范围。

这就创建好了透视相机。

然后是光源：

创建个白色的点光源，放在 0,0,500 的位置，添加到场景中。

摄像机也在 0,0, 500 的位置来看场景 scene 的位置：

然后我们创建个立方体，旋转一下：

默认是在 0,0,0 的位置，我们从 0,0,500 的位置去观察看到的就是个平面，所以要旋转下。

我们加个 AxesHelper 把坐标轴显示出来，长度指定 1000

const axesHelper = new THREE.AxesHelper( 1000 );
axesHelper.position.set(0,0,0);
scene.add( axesHelper );

向右为 x，向上为 y，向前为 z。

因为摄像机在 0,0,500 的位置，所以看不到 z 轴。

我们改下摄像机位置：

把摄像机移动到 500,500,500 的位置，物体就不用旋转了。

这样看到的是这样的：

为什么 2 个面是黑的呢？

因为点光源在 0,0,500 的位置啊，另外两个面照不到。

调整下光源位置到 0,500, 500 呢？

这样就能看到 2 个面了：

当然，这里能反光，因为我们创建立方体用的是 MeshPhongMaterial，它是反光材质：

如果你把它换成 MeshBasicMaterial，其他代码不变：

那就是均匀的颜色，不受光照影响：

最后用 renderer 把 scene 渲染出来，当然，是从 camera 角度能看到的 scene:

所以 render 的时候要传 scene 和 camera 两个参数：

用 requestAnimationFrame 一帧帧的渲染。

基础过了一遍 three.js 基础，接下来正式来写跳一跳小游戏。

我们先创建底下这些平台：

很显然，也是 BoxGeometry。

我们把之前的立方体去掉，给 renderer 设置个背景颜色，并把摄像机移动到 100,100,100 的位置：

然后添加两个立方体：

function create() {
    const geometry = new THREE.BoxGeometry( 30, 20, 30 );
    const material = new THREE.MeshPhongMaterial( {color: 0xffffff} );
    const cube = new THREE.Mesh( geometry, material ); 
    scene.add( cube );


    const geometry2 = new THREE.BoxGeometry( 30, 20, 30 );
    const material2 = new THREE.MeshPhongMaterial( {color: 0xffffff} );
    const cube2 = new THREE.Mesh( geometry, material ); 
    cube2.position.z = -50;
    scene.add( cube2 );    
}

x、z 轴的尺寸为 30，y 轴的尺寸为 20.

渲染出来是这样的：

我们调整下点光源位置：

const pointLight = new THREE.PointLight( 0xffffff );
pointLight.position.set(40, 100, 60);

scene.add( pointLight );

调整到 40,100，60 的位置。

光照射到的部分越多，颜色越浅，照射到的越少，颜色越深。

我们希望上面的面（y 轴）照射到的多一些，前面那个面（z 轴）其次，右边那个面（x 轴）最深。

所以要按照 y > z > x 的关系来设置点光源位置。

确实，渲染出来的效果是我们想要的。

只不过每个立方体的反光不同，我们想让每个立方体都一样，怎么办呢？

那就不能用点光源 PointLight 了，要换成平行光 DirectionalLight。

const directionalLight = new THREE.DirectionalLight( 0xffffff );
directionalLight.position.set(40, 100, 60);

scene.add( directionalLight );

参数不变，还是在同样的位置。

换成平行光光源之后，每个立方体的反光就都一样了。

不过现在背景颜色太浅了，对比不明显，我们调深一点：

好多了：

但不知道大家有没有发现，现在是有锯齿的：

这个的解决很简单，给 WebGLRenderer 传个参数就好了：

const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true });

平滑多了。

然后我们把创建立方体的逻辑封装成函数。

function createCube(x, z) {
    const geometry = new THREE.BoxGeometry( 30, 20, 30 );
    const material = new THREE.MeshPhongMaterial( {color: 0xffffff} );
    const cube = new THREE.Mesh( geometry, material ); 
    cube.position.x = x;
    cube.position.z = z;
    scene.add( cube );
}

调用几次：

createCube(0, 0);
createCube(0, -100);
createCube(0, -200);
createCube(0, -300);
createCube(-100, 0);
createCube(-200, 0);
createCube(-300, 0);

创建了 7 个立方体：

玩家就是在这些立方体上跳来跳去。

那么问题来了：现在同一方向只能显示 4 个立方体，那如果玩家跳到第 5 个、第 6 个立方体，不就看不到了？

怎么办呢？

移动摄像机！

大家见过这种摄像方式没有：

想拍一个运动的人，可以踩在平衡车上，手拿着摄像机跟着拍，这样能保证人物一直在镜头中央。

在 threejs 世界里也是一样，玩家跳过去之后，摄像机跟着移动过去。

玩家移动多少，摄像机移动多少，这样是不是就相对不变了？也就是玩家一直在镜头中央了？

我们放一个黑色的立方体在上面，代表玩家：

function createPlayer() {
    const geometry = new THREE.BoxGeometry( 5, 20, 5 );
    const material = new THREE.MeshPhongMaterial( {color: 0x000000} );
    const player = new THREE.Mesh( geometry, material ); 
    player.position.x = 0;
    player.position.y = 17.5;
    player.position.z = 0;
    scene.add( player )
    return player;
}

const player = createPlayer();

为什么 y 是 17.5 呢？

因为两个立方体都是 0、0、0 的位置，一个高度是 20，一个高度是 15：

黑色立方体往上移动 7.5 的时候，刚好底部到了原点。

再往上移动 10，就到了白色立方体的上面了：

我们调整下摄像机位置到 100,20,100

这样，刚好可以看到两者的接触面，确实严丝合缝的：

把 y 设置为 20，就有缝隙了：

所以计算出的 17.5 刚刚好。

然后我们做下玩家的移动，先做的简单点，点击的时候就移动到下一个位置：

document.body.addEventListener('click', () => {
    player.position.z -= 100;
});

效果是这样的：

不移动摄像机的情况下，玩家跳几次就看不到了。

我们同步移动下摄像机试试：

let focusPos = { x: 0, y: 0, z: 0 };
document.body.addEventListener('click', () => {
    player.position.z -= 100;

    camera.position.z -= 100;

    focusPos.z -= 100;
    camera.lookAt(focusPos.x, focusPos.y, focusPos.z);
});

玩家的 position.z 减 100，那摄像机的 position.z 就减 100，这样就是跟着拍。

当然 lookAt 的焦点位置得移动到下一个方块。

相机位置和聚焦的位置都得变，不能相机跟着移动了，但焦点还是在第一个方块那。

效果是这样的：

能感觉到玩家一直在镜头中央么？

这就是摄像机跟拍的效果。

当然，现在的位置是直接变到下一个方块，太突兀了，得有个动画的过程。

我们新建这几个全局变量：

const targetCameraPos = { x: 100, y: 100, z: 100 };

const cameraFocus = { x: 0, y: 0, z: 0 };
const targetCameraFocus = { x: 0, y: 0, z: 0 };

从一个位置到另一个位置，显然需要起点和终点坐标。

摄像机的当前位置可以从 camera.position 来取，而目标位置我们通过 targetCameraPos 变量保存。

焦点的起始位置是 cameraFocus，结束位置是 targetCameraFocus。

知道了从什么位置到什么位置，就可以开始移动了：

function moveCamera() {

    const { x, z } = camera.position;
    if(x > targetCameraPos.x) {
        camera.position.x -= 3;
    }
    if(z > targetCameraPos.z) {
        camera.position.z -= 3;
    }

    if(cameraFocus.x > targetCameraFocus.x) {
        cameraFocus.x -= 3;
    }
    if(cameraFocus.z > targetCameraFocus.z) {
        cameraFocus.z -= 3;
    }

    camera.lookAt(cameraFocus.x, cameraFocus.y, cameraFocus.z);  
}

function render() {
    moveCamera();

    renderer.render(scene, camera);
    requestAnimationFrame(render);
}

如果摄像机没有达到目标位置，就每次渲染移动 3.

焦点位置也是同步移动。

每次 render 的时候调用下，这样每帧都会移动摄像机。

然后当点击的时候，玩家移动，并且设置摄像机的位置和焦点的目标位置：

document.body.addEventListener('click', () => {
    player.position.z -= 100;

    targetCameraPos.z = camera.position.z - 100

    targetCameraFocus.z -= 100
});

效果是这样的：

这就是我们想要的效果，每次玩家跳到下一个方块，就同步移动摄像机并调整焦点位置，这样玩家就是始终在屏幕中央了。

只不过现在玩家是直接移动过去的，没有一个跳的过程。

我们补充上跳的过程：

同样是要把起始位置和结束位置记录下来：

const playerPos = { x: 0, y: 17.5, z: 0};
const targetPlayerPos = { x: 0, y: 17.5, z: 0};

let player;
let speed = 0;

不过这里还需要个 spped，因为有个向上跳的速度。

同时把 player 提取成全局变量。

同样的方式写个 movePlayer 方法：

function movePlayer() {
    if(player.position.x > targetPlayerPos.x) {
        player.position.x -= 3;
    }
    if(player.position.z > targetPlayerPos.z) {
        player.position.z -= 3;
    }
    player.position.y += speed;
    speed -= 0.3;
    if(player.position.y < 17.5) {
        player.position.y = 17.5;
    }
}

function render() {
    moveCamera();
    movePlayer();

    renderer.render(scene, camera);
    requestAnimationFrame(render);
}

如果 player 的位置没有到目标位置就移动，并且这里在 y 方向还有个 speed，只不过每次渲染 speed 减 0.3。

然后在点击的时候不再直接改变 player 位置，而是设置 targetPlayerPos 并且设置一个 speed：

这样每帧渲染的时候都会调用 movePlayer 改变玩家位置。

这样就有了跳的感觉。

只不过现在方块数量是有限的，并且跳的速度也是固定的，这个我们后面再继续完善。

现阶段全部代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>跳一跳</title>
    <style>
        body {
            margin: 0;
            overflow: hidden;
        }
    </style>
    <script src="https://www.unpkg.com/three@0.154.0/build/three.js"></script>
</head>
<body>
<script>
const width = window.innerWidth;
const height = window.innerHeight;
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, width / height, 0.1, 1000);

const scene = new THREE.Scene();
const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true });

renderer.setSize(width, height);
renderer.setClearColor(0x333333);

camera.position.set(100, 100, 100);
let p1 = scene.position;
camera.lookAt(p1);

const directionalLight = new THREE.DirectionalLight( 0xffffff );
directionalLight.position.set(40, 100, 60);

scene.add( directionalLight );

document.body.appendChild(renderer.domElement)

const axesHelper = new THREE.AxesHelper( 1000 );
axesHelper.position.set(0,0,0);
scene.add( axesHelper );

const targetCameraPos = { x: 100, y: 100, z: 100 };

const cameraFocus = { x: 0, y: 0, z: 0 };
const targetCameraFocus = { x: 0, y: 0, z: 0 };

const playerPos = { x: 0, y: 17.5, z: 0};
const targetPlayerPos = { x: 0, y: 17.5, z: 0};

let player;
let speed = 0;

function create() {

    function createCube(x, z) {
        const geometry = new THREE.BoxGeometry( 30, 20, 30 );
        const material = new THREE.MeshPhongMaterial( {color: 0xffffff} );
        const cube = new THREE.Mesh( geometry, material ); 
        cube.position.x = x;
        cube.position.z = z;
        scene.add( cube );
    }

    function createPlayer() {
        const geometry = new THREE.BoxGeometry( 5, 15, 5 );
        const material = new THREE.MeshPhongMaterial( {color: 0x000000} );
        const player = new THREE.Mesh( geometry, material ); 
        player.position.x = 0;
        player.position.y = 17.5;
        player.position.z = 0;
        scene.add( player )
        return player;
    }

    player = createPlayer();

    createCube(0, 0);

    createCube(0, -100);

    createCube(0, -200);

    createCube(0, -300);

    createCube(-100, 0);

    createCube(-200, 0);

    createCube(-300, 0);

    document.body.addEventListener('click', () => {
        targetCameraPos.z = camera.position.z - 100

        targetCameraFocus.z -= 100
        
        targetPlayerPos.z -=100;
        speed = 5;
    });
}

function moveCamera() {

    const { x, z } = camera.position;
    if(x > targetCameraPos.x) {
        camera.position.x -= 3;
    }
    if(z > targetCameraPos.z) {
        camera.position.z -= 3;
    }

    if(cameraFocus.x > targetCameraFocus.x) {
        cameraFocus.x -= 3;
    }
    if(cameraFocus.z > targetCameraFocus.z) {
        cameraFocus.z -= 3;
    }

    camera.lookAt(cameraFocus.x, cameraFocus.y, cameraFocus.z);  
}

function movePlayer() {
    if(player.position.x > targetPlayerPos.x) {
        player.position.x -= 3;
    }
    if(player.position.z > targetPlayerPos.z) {
        player.position.z -= 3;
    }
    player.position.y += speed;
    speed -= 0.3;
    if(player.position.y < 17.5) {
        player.position.y = 17.5;
    }
}

function render() {
    moveCamera();
    movePlayer();

    renderer.render(scene, camera);
    requestAnimationFrame(render);
}

create();
render();
</script>
</body>
</html>

总结

我们想用 Three.js 写一个跳一跳小游戏。

先过了一下 Three.js 的基础，也就是场景 Scene、物体 Mesh、几何体 Geometry、材质 Material、摄像机 Camera、灯光 Light、渲染器 Renderer 这些概念。

这些概念的关系看这张图就好了：

在 three.js 里，向右为 x 轴，向上为 y 轴，向前为 z 轴，可以用 AxesHelper 来画出坐标系。

我们用 BoxGeometry 创建了一些方块，并且添加了平行光 DirectionalLight，这样每个方块的明暗度都是一样的。

然后又添加了一个 BoxGeometry 作为玩家，跳一跳就是移动玩家的位置。

但是摄像机要跟随玩家的移动而同步移动，就像现实中拍运动的人要跟着拍，这样才能保证它始终在屏幕中央。

我们通过动画的方式改变玩家位置和相机位置，并且玩家还有一个向上的速度，只不过逐步递减，这样就实现了跳的效果。后面还会继续分享其他功能哦～

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