Three 银河系

总体效果图

当然，这也只是银河系的一部分，要想知道全景视野下的银河系是什么样的，只有通过科学家依据观测结果所制作的绘图来实现，因为银河系实在是太大了，目前的技术水平还无法实现全景捕捉。绘制的这张三维立体图像中，银河系的结构非常清晰明了。

摄像机的视野（或 FOV）也是动态的。 当一个人向外拉时，视野变宽，越来越多的银河系被吸收。 当向内朝向恒星移动时，情况正好相反，视野变窄。

总体步骤

1. 创建在 x 轴直线上的点物体

2. 创建在俯视角度，3 根平分角度的分支, 分布不同的点

3. 设置点弯曲效果（在原本角度基础上 + 点距离圆心的距离作为增加的角度值）

4. 设置发散效果（在原来坐标基础上，x，y，z 都加上一个随机数范围（0 - 1）

5. 设置向轴线集中（偏移的随机距离 0 - 1，做 3 的幂，集中在数小的范围的数值比较多）

6. 设置向中心原点集中（半径现在是 0 - 5，乘以 0 - 1 的 3次幂，得到的值就集中在中间）

7. 设置中心往远处，垂直范围是从大到小效果（原有坐标基础上 * （半径 - 距离） / 5），因为发现值范围太大，所以除以 5

8. 中心向四周的渐变色

一、HTML部分

1、首先需要创建一个html 文件，设置好我们js 的引入模式。代码如下 

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Document</title>
    <style>
        *{margin: 0;padding: 0;}
    </style>
</head>
<body>
<script type="importmap">
    {
      "imports": {
        "three": "../js/three.module.js",
        "three/jsm/": "../js/jsm/"
      }
    }
</script>
<script type="module" src="js/04雪花飘落.js"></script>
</body>
</html>

二、创建银河系场景

1、引入three和OrbitControls相机控件。相机控件，它允许用户通过鼠标拖拽、滚轮缩放以及键盘移动相机，实现类似于球形的相机旋转操作。这个控件可以用于3D场景中，以提供更好的用户体验

import * as THREE from 'three'
import { OrbitControls } from 'three/addons/controls/OrbitControls.js'

2、3D场景对象Scene  和  实例化一个相机对象，设置其大小位置

const scene = new THREE.Scene();

camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000)
camera.position.set(0, 0, 0.1)

3、创建渲染器 WebGLRenderer。在threejs中，常用的渲染器WebGLRenderer。通常情况下使用WebGLRenderer非常简单，我们直接对它进行实例化即可，然后调用其render方法进行渲染

renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true })
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight)  // 输出画布的尺寸
renderer.shadowMap.enabled = true
document.body.appendChild(renderer.domElement) // 渲染到元素中

4、初始化 场景代码

let scene, camera, renderer, controls, points
function init() {
    scene = new THREE.Scene()
    camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000)
    camera.position.set(5, 5, 5)
    renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true })
    renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight)
    document.body.appendChild(renderer.domElement)

    controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement)
    controls.enableDamping = true

    const axesHelper = new THREE.AxesHelper(5)
    scene.add(axesHelper)
}

三、创建银河系场景实例

1、创建在 x 轴直线上的点物体。创建一个空的缓冲区数据， 将缓冲区数据添加到几何体中

const geometry = new THREE.BufferGeometry()
const posArr = new Float32Array(params.count * 3)
const colorArr = new Float32Array(params.count * 3)

2、创建在俯视角度，3 根平分角度的分支, 分布不同的点。 俯视：以 x 轴正方向为基准，偏移多少弧度。一圈是 2π，平分后，相对旋转角度公式：2π / 分支数 * 相对的分支序号。 偏移角度

const branchAngle = ((Math.PI * 2) / params.branches) * (i % params.branches)

 3、设置点弯曲效果（在原本角度基础上 + 点距离圆心的距离作为增加的角度值）。

Math.cos(branchAngle + distance * 0.3) * distance

4、设置发散效果（在原来坐标基础上，x，y，z 都加上一个随机数范围（0 - 1）。

5、设置向轴线集中（偏移的随机距离 0 - 1，做 3 的幂，集中在数小的范围的数值比较多）。

6、设置向中心原点集中（半径现在是 0 - 5，乘以 0 - 1 的 3次幂，得到的值就集中在中间）。

const distance = Math.random() * params.radius * Math.pow(Math.random(), 3)

7、设置中心往远处，垂直范围是从大到小效果（原有坐标基础上 * （半径 - 距离） / 5），因为发现值范围太大，所以除以 5

const randomX = Math.pow(Math.random() * 2 - 1, 3) * (params.radius - distance) / 5
const randomY = Math.pow(Math.random() * 2 - 1, 3) * (params.radius - distance) / 5
const randomZ = Math.pow(Math.random() * 2 - 1, 3) * (params.radius - distance) / 5

posArr[currentI] = Math.cos(branchAngle + distance * 0.3) * distance + randomX
posArr[currentI + 1] = randomY
posArr[currentI + 2] = Math.sin(branchAngle + distance * 0.3) * distance + randomZ

8、中心向四周的渐变色。混合颜色。

const mixColor = startColor.clone()
// 参数1：要渐变到的目标颜色，参数2：0 到 1 的范围（过渡比例）
mixColor.lerp(endColor, (distance / params.radius))

colorArr[currentI] = mixColor.r
colorArr[currentI + 1] = mixColor.g
colorArr[currentI + 2] = mixColor.b

四、设置动画效果

1、银河系整体循环旋转移动

function renderLoop() {
  renderer.render(scene, camera)
  points.rotation.y += 0.001
  requestAnimationFrame(renderLoop)
}

五、完整代码

import * as THREE from 'three'
import { OrbitControls } from '../../js/jsm/controls/OrbitControls.js'; // 引入相机控件

let scene, camera, renderer, controls, points
function init() {
    scene = new THREE.Scene()
    camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000)
    camera.position.set(5, 5, 5)
    renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true })
    renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight)
    document.body.appendChild(renderer.domElement)

    controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement)
    controls.enableDamping = true

    const axesHelper = new THREE.AxesHelper(5)
    scene.add(axesHelper)
}
function renderLoop() {
    renderer.render(scene, camera)
    points.rotation.y += 0.001
    requestAnimationFrame(renderLoop)
}

// 目标：银河系
// 1. 创建在 x 轴直线上的点物体
// 2. 创建在俯视角度，3 根平分角度的分支, 分布不同的点
// 3. 设置点弯曲效果（在原本角度基础上 + 点距离圆心的距离作为增加的角度值）
// 4. 设置发散效果（在原来坐标基础上，x，y，z 都加上一个随机数范围（0 - 1）
// 5. 设置向轴线集中（偏移的随机距离 0 - 1，做 3 的幂，集中在数小的范围的数值比较多）
// 6. 设置向中心原点集中（半径现在是 0 - 5，乘以 0 - 1 的 3次幂，得到的值就集中在中间）
// 7. 设置中心往远处，垂直范围是从大到小效果（原有坐标基础上 * （半径 - 距离） / 5），因为发现值范围太大，所以除以 5
// 8. 中心向四周的渐变色

const params = {
    count: 10000, // 点数量
    size: 0.1, // 点尺寸
    radius: 5, // 点所在范围半径
    branches: 13, // 多少个分支方向的线段
    color: 0xff6030, // 中心点颜色
    endColor: 0x1b3984, // 轴线终点颜色
}
const startColor = new THREE.Color(params.color)
const endColor = new THREE.Color(params.endColor)


function createPoints() {
    // 1. 创建在 x 轴直线上的点物体
    const geometry = new THREE.BufferGeometry()
    const posArr = new Float32Array(params.count * 3)
    const colorArr = new Float32Array(params.count * 3)


    for (let i = 0; i < params.count; i++) {
        const currentI = i * 3

        // 2. 创建在俯视角度，3 根平分角度的分支, 分布不同的点
        // 俯视：以 x 轴正方向为基准，偏移多少弧度
        // 一圈是 2π，平分后，相对旋转角度公式：2π / 分支数 * 相对的分支序号
        // 偏移角度
        const branchAngle = ((Math.PI * 2) / params.branches) * (i % params.branches)
        // 当前点距离圆心的距离

        // 6. 设置向中心原点集中（半径现在是 0 - 5，乘以 0 - 1 的 3次幂，得到的值就集中在中间）
        const distance = Math.random() * params.radius * Math.pow(Math.random(), 3)

        // 用数据的三角函数公式：算出 x 和 z 在圆形的坐标值
        // 3. 设置点弯曲效果（在原本角度基础上 + 点距离圆心的距离作为增加的角度值）
        // Math.cos(branchAngle + distance * 0.3) * distance

        // 4. 设置发散效果（在原来坐标基础上，x，y，z 都加上一个随机数范围（0 - 1）
        // 5. 设置向轴线集中（偏移的随机距离 0 - 1，做 3 的幂，集中在数小的范围的数值比较多）
        // 7. 设置中心往远处，垂直范围是从大到小效果（原有坐标基础上 * （半径 - 距离） / 5），因为发现值范围太大，所以除以 5
        const randomX = Math.pow(Math.random() * 2 - 1, 3) * (params.radius - distance) / 5
        const randomY = Math.pow(Math.random() * 2 - 1, 3) * (params.radius - distance) / 5
        const randomZ = Math.pow(Math.random() * 2 - 1, 3) * (params.radius - distance) / 5

        posArr[currentI] = Math.cos(branchAngle + distance * 0.3) * distance + randomX
        posArr[currentI + 1] = randomY
        posArr[currentI + 2] = Math.sin(branchAngle + distance * 0.3) * distance + randomZ


        // 8. 中心向四周的渐变色
        // 混合颜色
        const mixColor = startColor.clone()
        // 参数1：要渐变到的目标颜色，参数2：0 到 1 的范围（过渡比例）
        mixColor.lerp(endColor, (distance / params.radius))

        colorArr[currentI] = mixColor.r
        colorArr[currentI + 1] = mixColor.g
        colorArr[currentI + 2] = mixColor.b
    }

    geometry.setAttribute('position', new THREE.BufferAttribute(posArr, 3))
    geometry.setAttribute('color', new THREE.BufferAttribute(colorArr, 3))

    var texture = new THREE.TextureLoader().load("../image/particles/1.png");
    var material = new THREE.PointsMaterial({
        size: params.size,
        // color: params.color,
        map: texture,
        alphaMap: texture,
        transparent: true,
        blending: THREE.AdditiveBlending,
        depthTest: false,
        vertexColors: true
    });

    points = new THREE.Points(geometry, material);

    scene.add(points)
}

init()
createPoints()
renderLoop()

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