基于 HTML5 Canvas 的 3D 渲染引擎构建生产管控系统

前言

大家好，老郑我又回来了。这一期为大家带来一个非常好玩的 demo，我们制作一套自己的 3D 管道控制系统，运用了（ http://www.hightopo.com ）HT 的 Graph3dView 组件通过对 WebGL 底层技术的封装，与 HT 其他组件一样，基于 HT 统一的 DataModel 数据模型来驱动图形显示。

效果图

此为 2D 主界面：

此为 3D 界面的部分分段演示：

由于 gif 上传有大小限制，所以请大家务必去网页感受和体验，双击进口阀开始。 （ 戳我进入！）

代码实现

主要教大家的是一种流程动画的制作方式，我用到包括动画在内的多种方法，下面我听我慢慢道来。由于是 3D 界面，关于创建 3D 渲染引擎组件，可视化呈现数据模型的三维环境场景我之前有讲过，就是 dataModel 和 graph3dView。（后面用简写的dm，gv代替）

我们先对整体界面的基础进行一下设置：

// 禁止拖动
gv.setMovableFunc(function() { return false })
// 设置眼睛
gv.setEye([-922, 1745, 4659])
// 设置中心点
gv.setCenter([98, 621, -318])

然后，把需要加动画的阀都获取到，我们按照步骤依次来，以免落下关键步：

var a = dm.getDataByTag('进口电动球阀')
var b = dm.getDataByTag('旁通阀')
var c = dm.getDataByTag('出口电动球阀')
...
...

可以开始我们的动画设计了！我用的是 flyTo() 的方法，事实证明这种效果真的很不错。我们要事先准备好所有的动画组并把它们串联在一起，我设计的开始演示是通过双击进口阀来控制。比如第一步，应该打开将进口球阀由远程控制转为就地控制。所以，我们要让镜头从这里开始：

gv.mi(function (e) {
    if (e.kind === 'doubleClickData') {
        if (e.data.getTag() === '进口电动球阀') {
            gv.flyTo(n, {
                animation : true,
                direction : [-200, 0, 0],
                distance : 100
            })
            anim1()
        }
    }
})

注意 mi 是增加交互事件监听器，addInteractorListener 的缩写。

// 示例：
gv.mi(function (event) {
    // event 格式：
    {
        kind: 'clickData', // 事件类型
        data: data, // 事件相关的数据元素
        part: "part", // 事件的区域, icon、label 等
        event: e // html 原生事件
    }
})

这里面 n 就是第一步的那个按钮，再介绍一下这个方法的相关参数：
flyTo : 相机看向具体的节点或者节点列表，参数 (target, options)，其中
target : 一个节点 node 或者节点列表（Array）或者空（场景内的所有节点）
options : 可选属性，格式为对象（{}），属性包括有：
animation : 默认 false，是否启用动画，可以设置为 true 或者 false 或者 animation 动画对象
center : 默认 undefined，新的场景 center 点，形如 [0,0,0]（空的话，target 为一个则看向 node 中心，target 为列表则看向根据节点列表计算出来的中心）
direction : 默认 undefined，眼睛处于目标的方向（相对目标，受到目标自身旋转影响），例如 [0,1,5] 在目标正面的斜向上
worldDirection : 默认 undefined，眼睛处于目标的方向（相对场景，不受目标旋转影响），例如 [0,1,5] 在目标所在位置的斜向上
distance : 默认undefined（未定义的话则使用下面的 ratio 模式计算距离），浮点类型，表示眼睛跟中心的固定距离
ratio : 默认 0.8，浮点类型，表示眼睛跟中心的距离动态计算（例如 0.8 表示眼睛在上述方向上动态计算距离以将目标包围盒的 8 个角全部适配到屏幕 80% 范围内）

注意，direction跟worldDirection如果都不配置，则使用之前相机的角度保持不变化。

后面全部用到动画，解释一下。在 HT 的数据模型驱动图形组件的设计架构下，动画可理解为将某些属性由起始值逐渐变到目标值的过程， HT 提供了 ht.Default.startAnim 的动画函数。它支持 Frame-Based 和 Time-Based 两种方式的动画，Frame-Based 方式是用户通过指定 frames 动画帧数，以及 interval 动画帧间隔参数控制动画效果。

我用的是 Time-Based 方式，该方式用户只需要指定 duration 的动画周期的毫秒数即可，HT 将在指定的时间周期内完成动画， 不同于 Frame-Based 方式有明确固定的帧数，即 action 函数被调用多少次，Time-Based 方式帧数或 action 函数被调用次数取决于系统环境， 一般来说系统配置更好的机器，更高效的浏览器则调用帧数越多，动画过程更平滑。由于 js 语言无法精确控制 interval 时间间隔， 采用 Frame-Based 不能精确控制动画时间周期，即使相同的 frames 和 interval 参数在不同的环境，可能会出现动画周期差异较大的问题， 因此 HT 默认采用 Time-Based 的方式，如果不设置 duration 和 frames 参数，则 duration 参数将被系统自动设置为 ht.Default.animDuration 值。action 函数就是实现动画过程中的属性变化（变化参数和进度）。

紧接着我们要开始执行第一个动画—— anim1() 了：

function anim1() {
    ht.Default.startAnim({
        duration: 2000,
        action: function (v, t) {
            // 让旋钮旋转，改变其角度 r3
            n.r3(n.r3()[0] - 0.02, n.r3()[1], n.r3()[2])
        },
        finishFunc: function () { // 动画结束后调用的函数
            gv.flyTo(a, {
                animation : true,
                direction : [-2000, 1000, 2000],
                distance : 1000
            })
            anim2()
        }
    })
}
...

可以看到动画结束后我们再次用到 flyTo() 向下一个步骤开关去拉近，然后再次执行它的动画，以此类推，关于一套清晰的操作流程的动画实现指日可待！

当所有步骤结束后我们应当将镜头拉回到最开始时的初始视角，所以我们要注意一点，在最开始的时候提前把位置复制一下：

var oEye = ht.Default.clone(gv.getEye())
var oCenter = ht.Default.clone(gv.getCenter())

这样，在最后一个 finishiFunc 中我们还原位置：

gv.setEye(oEye)
gv.setCenter(oCenter)

最后，一个简明的系统操作流程就做好了，想看不懂都难~

总结

HT For Web 提供完整的基于 HTML5 图形界面组件库。您可以轻松构建现代化的，跨桌面和移动终端的企业应用，无需担忧跨平台兼容性，及触屏手势交互等棘手问题。也可用于快速创建和部署，高度可定制化，并具有强大交互功能的拓扑图形及表盘图表等应用。HT for Web 非常适用于实时监控系统的界面呈现，广泛应用于电信网络拓扑和设备管理，以及电力、燃气等工业自动化 ( HMI / SCADA ) 领域。