制作H5-“3D全景漫游”引擎说明和常用全景开发框架引擎整理分析【krpano | ThreeJS等】

近来VR虚拟现实技术，基于年初完成的“星球计划”项目，总结篇文章与各位分享一下制作H5-“3D全景漫游”秘籍和常用全景框架整理分析【krpano | ThreeJS等】

QQ物联与深圳市天文台合作，在手Q“发现新设备”-“公共设备”里，连接QQ物联摄像头为用户提供2016年天体大事件的直播，大家可以通过手Q实时观看到世界各地最佳观测点的日食，流星等天体现象。承载整个“星球计划”活动的运营页面，经多方讨论，我们决定尝试3D全景漫游模式的H5运营页进行推广，今天就不详述活动的具体内容，先和大家聊一聊这H5里“3D全景漫游”的制作方法。

先贴一个体验地址（请忽略GIF录屏的卡顿及字体，iOS开启陀螺仪体验最佳），Page3的宇宙部分-转动手机在模拟的宇宙里搜寻各大行星，就是我们今天要说的基于Html5的3D全景漫游-制作H5-“3D全景漫游”秘籍和常用全景框架整理分析【krpano | ThreeJS等】

要制作全景漫游，首先得有全景图像。全景图像的获取通常是借助鱼眼的全景摄像机的拍摄来完成的，或者是单反相机、鱼眼镜头、云台和三角架的组合。需要按照一个方向旋转360度拍摄一组照片，照片之间要有部分重合的部分，方便进行后期的拼接和融合。在拍好照片后需要将它们无缝拼接在一起，生成的全景图像可分为球面全景图、立方体全景图以及柱状全景图等。（咋们腾讯地图的街景体验，就是最常见的全景漫游技术啦）

没有全景摄像机，也可以通过一些素材站点拿到适合我们项目的全景图。例如：某素材站点

当然，星球计划的背景图是宇宙星际，相对而言是无序的，所以靠视觉设计师进行拼接绘制也是可以的。

而什么是全景漫游呢，全景漫游技术可以让普通用户或者访客体验者在360度/720度全景图像构建的全景空间里切换视角的浏览。它是通过拍摄全景图像（比如jpg或者png全景图），再采用3D计算机图形图像技术构建出全景空间，让使用者能用控制浏览的方向，或左或右、或上或下观看物体或场景，仿佛身临其境一般。与传统的3D建模相比，全景漫游技术制作简单，数据量小，系统消耗低，且更有真实感。故近年来，也是VR技术的一大热门实现手法，用前面的贴图例子来个demo。而在移动端的全景漫游，更是可以绑定陀螺仪，让你更有身临其境的感觉。

在项目初期，预研了一些全景漫游制作方案，包括目前最为常用的全景漫游制作工具是Pano2vr & Krpano，以及用Flash，QuickTime，基于Java，js等其他方式制作全景漫游，但据预研所了解的个方案优劣势对比图如下图，结合“星球计划”项目的具体情况，最终优先选择了Threejs的实现方案。【备注，WebGLStudy.COM整理此文时，不少引擎已经有了变动和升级，请访客以最新的版本特性为准】

这里顺便和大家聊聊目前最为常用的全景漫游制作工具是Pano2vr & Krpano。

（1）Pano2vr操作简单功能虽少但非常实用，“导入全景图-设置交互热点-微调-导出”即可直接生产flash,html5,Quicktime等格式。

Pano2vr对于仅用在PC，iOS上的需求非常合适快捷，但对Android机的支持表现不佳。

（2）Krpano，功能强大完善，各平台兼容性高，拓展性很强，各类VR场景特效都可承载。但自成体系，需要遵循Krpano xml的这套编程语言，没有gui的软件界面，新手上手及后期维护成本较大，生成的全景漫游专业但对载入速度，内存占用都有影响。但对于想做高阶的，个性化，定制化全景漫游项目，Krpano是不二选择。

但这2个工具都需要购买授权码才可商用，非免费。

（3）Three.js源自Github的一个开源项目，https://github.com/mrdoob/three.js，官网：http://threejs.org/ 。

看到一个同行的解释，说理解成Three + js就可以了。Three表示3D的意思，js表示javascript的意思，故three.js就是使用javascript来写3D程序的意思，格外的直白清晰啊。依靠javascript的语言编写，自然给这个方案带来了高拓展，高兼容，低开发成本，可高性能且免费的几大优势。

（4）Flash，QuickTime，基于Java，js等其他方式这里就不一一详述，大致的优劣势对比请参考上面的表格（具体评分仅供参考，软件版本更新也许会有各方面的升级）。

想要利用Three.js制作一个物体渲染到网页中去，需要构建这3个组建：场景（scene）、相机（camera）和渲染器（renderer）：

（1）场景（scene）

即是画布，是所有物体object的容器。在最开始的时候对场景实例化，将之后构建的物体都添加到场景中即可。

（2）相机（camera）

用户是通过相机Camare来查看在scene下的3d场景，在three.js里包含了正交投影照相机（Orthographic Camera）和透视投影照相机（Perspective Camera）2种，从模拟人眼看物体的方式来选，透视投影照相机更适合。如下图所示，fov是相机视角的夹角，aspect等于相机画幅比例，near和far分别是照相机到视景体最近、最远的距离，均为正值，且far应大于near。

（3）渲染器（renderer）

渲染器是用来设定渲染的结果会在页面的什么元素上面呈现，以及按什么规则来渲染。

在Three.js中，场景是容器，把我们星球计划的星星们放置在构建的3D场景中的不同位置；相机对着下场景拍摄，拍摄结果通过渲染器实时的绘制在我们的浏览器上。

（4）构建宇宙并置入场景中

定义了这三大元素之后，下一步，就是构建我们的星球计划所需的宇宙了。前文有提到，全景图像可分为球面全景图、立方体全景图以及柱状全景图。

虽然球面全景图具有和人眼最接近的构建模式，但需要很多个立面才可以构建成一个球体，球面的经纬度坐标无法展开成一个平面贴图，相对于其他方案，性能消耗过高，拼接方法过于繁琐；而柱形全景图的垂直视野小，不好做顶部底部的俯仰视角。我们选定了最常见的立方图全景图来构建我们的3D场景。

立方体全景图有6个面，我们需要定义每个面贴图的背景图片，3D位置，旋转角度（默认的6个面都是朝着我们的，我们需要定义朝坐标轴的各个方向做90度的旋转，才可以搭建成一个立方体）。

然后添加到THREE.Object3D 的数组中，这样我们就在场景中构建好了一个3D的宇宙空间。

这里，考虑到星空背景主要为了氛围烘托，我们将6个面的贴图减少成2个，以此缩减了资源文件的大小，如下图所示。

（5）渲染

这里我们用的是Threejs的 实时渲染：就是需要不停的对画面进行渲染，即使画面中什么也没有改变，也需要重新渲染。其中一个重要的函数是requestAnimationFrame，这个函数就是让浏览器去执行一次参数中的函数，这样通过上面animate中调用requestAnimationFrame()函数，requestAnimationFrame()函数又让animate()再执行一次，就形成了我们通常所说的渲染循环 了。

通过上面这些步骤，我们就构建好这个3D的宇宙空间了。

（6）构建星球放置在宇宙中

一期的星球计划中，需要增加8颗星球，为了避免画面过于拥挤，星球们被分散定位在了6个面上。之前我们定义宇宙六个面的时候给了每个面一个固定的section id，通过简单的js 我们可以往平面中加入星球的DOM结构。

因此也可以很轻松的利用CSS给这些星球定位及增加个性的动画效果，这里要特别注意，不要增加阴影等耗内存特别大的动画效果，它们是Crash罪魁祸首。

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（7）绑定陀螺仪

最后一步，将全景漫游绑定陀螺仪，这里涉及到需要对陀螺仪事件做个保护代码，判断机器是否支持陀螺仪。完成以上几步，既可以实现一个在移动端的全景漫游啦。

在项目完成的初期，对部分安卓机的内存消耗还是过大，为此在完成项目之后继续尝试了一些优化工作，包括 缩减宇宙的尺寸，合并全景贴图，禁用陀螺仪，预加载和懒加载，星球CSS3动画缩减，资源文件深度压缩等工作，但还是无法避免在内存不足的安卓机下存在Crash的风险，为保证项目的稳定上线，退而求其次对安卓机做了兼容版的体验，预期在后续的项目迭代中再优化页面在安卓下的表现，实现全平台的体验统一。

最后，仅以此文总结在主流移动端构建3D全景漫游的试水项目总结，该尝试基本上能够满足项目的需求，但在性能优化，细节完善上还继续打磨，希望能对有兴趣的小伙伴带来一些帮助，这篇文章非常棒，整理了主流的全景引擎框架，WebGL学习推荐大家学习了解！人人为我，我为人人，知识交流创造火花！