Ned

2D词云经常用，是时候升级了，用一下3D词云！

1.球坐标

除了常见的笛卡尔坐标系，极坐标系，还有一种坐标系，球坐标。通过以坐标原点为参考点，由方位角、仰角和距离构成一个三维坐标。

在three.js数学库里有个球坐标threejs.org/docs/#api/z…

Spherical( radius : Float, phi : Float, theta : Float )

• radius:半径，或者说从该点到原点的（欧几里得距离，即直线距离）。默认值为1.0。范围[0,无穷)
• phi:与y轴（向上）的极角（以弧度为单位）。 默认值为 0。范围[0,PI]
• theta:绕y轴（向上）的赤道角(方位角)（以弧度为单位）。 默认值为 0。范围[0,2*PI]

极角（phi）位于正 y 轴和负 y 轴上，与其的夹角。赤道角(方位角)（theta）从正 z 开始，环绕一圈。

2.线性插值函数

从开始值到结束值，映射到[0,1]的区间，通过[0,1]范围的值可以得到一个开始值到结束值之间的线性映射的值。 我们通常手动这样写

原始值val范围min,max
新值value范围newMin,newMax
value=newMin+ ((val-min)/(max-min))*(newMax-newMin)

在three.js数学工具里https://threejs.org/docs/?q=Math#api/zh/math/MathUtils.lerp

lerp（x：Float，y：Float，t：Float）：Float

• x:开始值。
• y:结束值。
• t:闭合区间[0，1]中的插值因子。

返回基于给定间隔从两个已知点线性插值的值-t=0将返回x，t=1将返回y。

使用

value=lerp(newMin,newMax,(val-min)/(max-min))

3.画文本

• canvas文本

/**
 *canvas文本
 * @param {String} text 文本字符串
 * @param {Number} fontSize 字体大小
 * @param {String} color 颜色
 * @returns
 */
export function getCanvasText(text, fontSize, color, bg) {
  const canvas = document.createElement('canvas');
  const ctx = canvas.getContext('2d');
  ctx.font = fontSize + 'px Arial';
  ctx.fillStyle = color;
  let padding = 5;
  //测量文本大小，并设置canvas宽高预留padding
  canvas.width = ctx.measureText(text + '').width + padding * 2;
  canvas.height = fontSize * 1.2 + padding * 2;
  ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);

  ctx.fillStyle = bg;

  ctx.rect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
  ctx.fill();

  ctx.font = fontSize + 'px Arial';
  ctx.fillStyle = color;
  ctx.fillText(text, padding, fontSize + padding * 0.5);
  return canvas;
}

• 文本网格

/***
 * 文本网格
 * @param {String} text 文本字符串
 * @param {Number} fontSize 字体大小
 * @param {String} color 颜色
 */
export function getTextMesh(THREE, text, fontSize, color) {  
  const canvas = getCanvasText(text, fontSize * 10, color, 'rgba(0,0,0,0)');
  const map = new THREE.CanvasTexture(canvas);
  map.wrapS = THREE.RepeatWrapping;
  map.wrapT = THREE.RepeatWrapping;
  
   //透明贴图
  const canvasAlpha = getCanvasText(text, fontSize * 10, '#FFFFFF', 'rgba(0,0,0,0)');
  const mapAlpha = new THREE.CanvasTexture(canvasAlpha);
  map.wrapS = THREE.RepeatWrapping;
  map.wrapT = THREE.RepeatWrapping;
  
  const material = new THREE.MeshBasicMaterial({
    map: map,
    transparent: true,
    side: THREE.DoubleSide
    
     //设置透明贴图避免字体重叠
    alphaTest: 0.5,
    alphaMap: mapAlpha
  });
 
  const geometry = new THREE.PlaneGeometry(canvas.width * 0.1, canvas.height * 0.1);
  const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
  return { material, geometry, canvas, mesh };
}

注意：canvas贴图一定要放大倍数，否则会近看模糊， 为了保持大小，创建二维平面板时可以对应缩小比例

canvas二维平面的贴图文本可能会出现深度冲突，导致文本之间遮挡，可以使用添加透明贴图和透明测试值，让文本背景颜色去掉，呈现正确的重叠顺序

不推荐使用TextGeometry,因为要涵盖全部字体的typeface很大，且一旦文本多的时候，面数也多就很卡

4.开搞

• 计算文本坐标,将球面上的坐标点分成that.data.length个

const vector = new THREE.Vector3();

const phi = Math.acos(THREE.MathUtils.lerp(-1, 1, idx / (that.data.length - 1)));

const theta = Math.sqrt(that.data.length * Math.PI) * phi;

vector.setFromSphericalCoords(that.radius, phi, theta);

因为反余弦函数的值域范围刚好是[0,PI]，定义域范围是[-1,1],那么我们可以通过lerp(-1,1,t)的线性插值函数得到对应的极角，这里使用的是数据索引idx

setFromSphericalCoords通过球坐标转成三维坐标

//文本大小线性插值，根据数据值大小做映射
 let s = THREE.MathUtils.lerp(
                that.minFontSize,
                that.maxFontSize,
                (item.value - min) / size
              );

              let { mesh, geometry } = getTextMesh(THREE, text, s, that.color);

              mesh.name = 'text' + idx;
              
              mesh.position.set(vector.x, vector.y, vector.z);             

              textGroup.add(mesh);

• 将文本坐标设置成球坐标转换后的笛卡尔三维坐标，我们会发现文本全部垂直，虽然在一个球体对应的坐标上，但是并没有形成一个友好的球体。我们需要的效果是让字体沿着球面摆放

 geometry.lookAt(vector);
geometry.translate(vector.x, vector.y, vector.z);

将二维平面几何看向坐标点，然后按着坐标点进行移动，即可得到一个文本球体

• 可以增加个雾来增加层次感

this.scene.fog = new THREE.FogExp2(new THREE.Color('#000000'), 0.003);

• 3D词云在数据多的情况下很好看，但是数据少的时候就显得很空，这时候可以加个球框

  const g = new THREE.IcosahedronGeometry(that.radius * 2, 2);
            const m = new THREE.MeshBasicMaterial({
              color: that.color,
              transparent: true,
              opacity: 0.2,
              wireframe: true
            });
            const mm = new THREE.Mesh(g, m);
            this.objGroup.add(mm);

• 加个自动旋转

   animateAction() {
          if (this.objGroup) {
            if (this.objGroup.rotation.y >= Math.PI * 2) {
              this.objGroup.rotation.y = 0;
            } else {
              this.objGroup.rotation.y += 0.001;
            }
          }
        }

• 加个随机颜色

   const color = `rgb(${Math.random() * 255},${Math.random() * 255},${
                Math.random() * 255
              })`;
              
              let { mesh, geometry } = getTextMesh(THREE, text, s, color);

GitHub

https://github.com/xiaolidan00/my-three

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