从three.js旋转动画，我了解了requestAnimationFrame

桃扇骨 2024-04-22 12:28 61阅读 0赞

**前言**

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**目录**

three.js旋转动画

动画前置知识

屏幕刷新率与浏览器重绘次数

动画是如何形成的

实现动画的方式有哪些

什么是requestAnimationFrame

setTimeout&&setInterval

结语

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## three.js旋转动画 ##

three.js中渲染出一个立方体很简单，代码如下：

import * as THREE from "three";
    
    // 创建场景
    const scene = new THREE.Scene();
    // 创建透视相机
    const fov = 45;
    const aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
    const near = 1;
    const far = 1000;
    const camera = new THREE.PerspectiveCamera(fov, aspect, near, far);
    // 定位相机
    camera.position.set(200, 300, 200);
    camera.lookAt(0, 0, 0);
    
    // 创建立方体(几何+材质)
    const geometry = new THREE.BoxGeometry(10, 10, 10);
    const material = new THREE.MeshNormalMaterial();
    const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
    // 添加到场景
    scene.add(mesh);
    
    // 创建渲染器
    const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
    renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
    document.body.appendChild(renderer.domElement);
    // 渲染
    renderer.render(scene, camera);

如果要实现一个旋转动画，只需把渲染部分的代码稍作修改：

//循环渲染
    function animation() {
      // 改变角度
      mesh.rotateY(0.01);
      // 重新渲染
      renderer.render(scene, camera);
      // 下一帧渲染回调
      requestAnimationFrame(animation);
    }
    animation();

效果：

![dbbdec35a1e949508ea357d3f04bcfbd.webp][]

three.js中使用了requestAnimationFrame来实现动画的渲染，那么为什么不使用setInterval来实现呢？比如下面这样。

// 渲染函数
    function animation() {
      mesh.rotateY(0.01); 
      renderer.render(scene, camera); 
    }
    // 间隔20ms周期性调用渲染函数
    setInterval(animation, 20);

下面就来探究一下原因。

## 动画前置知识 ##

我们先需要了解一些概念以及形成动画的原因。

### 屏幕刷新率与浏览器重绘次数 ###

> 屏幕刷新率：`1s`内屏幕刷新的次数。

一般的电脑的屏幕刷新率为每秒60次`（``1000ms/60≈16.7ms` | `60FPS`），也就是每`16.7ms`会刷新一下屏幕。当然此数值受到分辨率、显卡、屏幕尺寸等其他因素的影响。

由于一般的电脑的刷新频率是`60FPS`，所以大多数浏览器会限制其重绘次数，一般不会超过计算机的重绘次数，因为即使超过了其频率，用户的体验也不会得到提升。

### 动画是如何形成的 ###

动画是由于肉眼导致的视觉残留，通过连续播放的静态图像形成的动态幻觉。动画说白了就是一张张照片，连起来依次展示，这样就形成一个动画效果，只要帧率高，人的眼睛就感觉不到卡顿，是连续的视频效果。当`1s`中连续播放24张图片时(`24FPS`)，即可形成流畅的动画，通常来说计算机的刷新频率是`60FPS`。

### 实现动画的方式有哪些 ###

*  **JavaScript**：setTimeout和setInterval
 *  **css3**：transition和animation
 *  **html**：canvas和SVG
 *  **requestAnimationFrame API**
 *  ...

明明可以用css3、setTimeout来完成动画效果，为什么HTML5又提供了requestAnimationFrame？

## 什么是requestAnimationFrame ##

顾名思义，request(请求)Animation(动画)Frame(帧)，来看看MDN上对它的定义。

> **`window.requestAnimationFrame()`** 告诉浏览器——你希望执行一个动画，并且要求浏览器在下次重绘之前调用指定的回调函数更新动画。该方法需要传入一个回调函数作为参数，该回调函数会在浏览器下一次重绘之前执行。

通俗点讲就是该API的调用频率取决于浏览器的刷新率，也就是说浏览器屏幕刷新多少次，它就执行多少次，一般为每秒60次，可以将其理解为专门用来实现动画效果的api，让浏览器流畅的执行动画效果。

*  **那么为何要用这个api来做动画呢？**

css动画代码简单，性能上也会好一点，因为浏览器会对CSS3的动画做一些优化（比如专门新建一个图层来跑动画），缺点是动画控制不够灵活，部分动画功能无法实现（如滚动动画），这时我们就要考虑使用js定时器来做动画。

但是定时器做动画存在一个很大的问题：**动画会抖动**，体验效果不好。来看下面的一个例子。

上面用requestAnimationFrame实现了一个动画，不断修改dom元素的left值，使其运动起来，每执行一次大约是16.7ms`，`同时requestAnimationFrame会返回一个请求 ID，是回调函数列表中的一个唯一值，可以使用cancelAnimationFrame通过传入该请求 ID 取消回调函数。

效果：

![edf51fa5851a4595ae7b388cc4816e41.webp][]

接下来再来使用js的定时器动画来实现：

在这里将setTimeout的执行间隔设置为 0，来模仿requestAnimationFrame。单单从代码上实现的方式，看不出有什么区别，但是从下面具体的实现结果就可以看出很明显的差距了。

下图2是setTimeout执行结果：

![b7b9bd0d54c044c986f5451778166f74.webp][]

通过上述例子，你应该知道requestAnimationFrame比定时器好在哪里了吧。

## setTimeout&&setInterval ##

setTimeout和setInterval的问题是，它们不够精确。这是由于**事件循环机制**导致的，该内在运行机制决定了**时间间隔参数** 实际上只是指定了把动画代码添加到**事件队列**中以等待执行的时间。如果队列前面已经加入了其它任务，那动画代码就要等前面的**任务完成后**再执行，并且如果时间间隔过短（小于16.7ms）会造成丢帧，所以就会导致动画可能不会按照预设的去执行，降低用户体验。

requestAnimationFrame采用**浏览器时间间隔** ，保持最佳绘制效率，不会因为间隔时间过短，造成过度绘制，消耗性能；也不会因为间隔时间太长，使用动画卡顿不流畅，让各种网页动画效果能够有一个**统一**的刷新机制，从而节省系统资源，提高系统性能，改善视觉效果。

现在我们回到three.js旋转动画的例子，我们使用setInterval定时器代替requestAnimationFrame：

import * as THREE from "three";
    
    // 创建场景
    const scene = new THREE.Scene();
    // 创建透视相机
    const fov = 45;
    const aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
    const near = 1;
    const far = 1000;
    const camera = new THREE.PerspectiveCamera(fov, aspect, near, far);
    // 定位相机
    camera.position.set(200, 300, 200);
    camera.lookAt(0, 0, 0);
    
    // 创建立方体(几何+材质)
    const geometry = new THREE.BoxGeometry(100, 100, 100);
    const material = new THREE.MeshNormalMaterial();
    const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
    // 添加到场景
    scene.add(mesh);
    
    // 创建渲染器
    const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
    renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
    document.body.appendChild(renderer.domElement);
    
    // 渲染函数
    function animation() {
      mesh.rotateY(0.01); 
      renderer.render(scene, camera); 
    }
    //间隔20ms周期性调用渲染函数, 20ms也就是刷新频率是50FPS(1s/20ms)，每秒渲染50次
    setInterval(animation, 20);

这里官方说调用渲染方法.render()进行渲染的渲染频率不能太低。

//设置调用render函数的周期为200ms，刷新频率相当于5你能明显的感受到卡顿
    setInterval("render()",200);

效果：

![41b479c821f042f597c182a0a8083f8e.webp][]

你能明显感受到比较卡顿了。所以three.js动画渲染一般使用requestAnimationFrame，更好的利用浏览器渲染，保持最佳绘制效率。

## 结语 ##

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