Scratch中究竟如何實現3D

基本思路

首先必須明確，3D這種東西不論那個平台的實現（已有的3D引擎不算，我指自己編寫一個新的3D引擎）都是需要一定的數學基礎的。如果你沒有過多的去研究數學的話，我建議初二（含初二）以下的吧友不要闖3D領域，你會覺得無從下手。對於3D的研究最適合高中的吧友們，這時候不僅可以增長編程水平，而且對你的高中數學的學習也有極大的幫助。

對於3D的實現，最重要的是思路，公式及圖像的形成原理大家都懂，我就不普及這種基礎知識了。實現的思路有很多，這篇文章我會給你們提供我實現3D時使用的思路，並不會教你們那裡怎麼做哪裡怎麼做（這樣我不如直接放源碼出來），只是給你們一個可行的探索方向。

接著我們來看下一個3D實現的基礎思路，我的這個思路很像計算機成像的思路。

用戶腳本-->運算-->成像

是不是很類似於計算機成像？

二進位欲顯示圖像-->GPU處理-->顯示器發光

沒錯，就是這樣的。也就是這是我們3D成像主攻的3大塊:用戶腳本、運算、成像。我看過我們吧友的一些3D實現方法，他們都犯了一個大錯：將這3大塊揉和在了一起。這是大錯特錯的，這三大塊應該是可以分別從你的腳本中獨立出來的（也就是3個角色）。 這樣有利於對腳本的維護，學過高級語言的吧友們就知道了，這樣「塊」狀的腳本是特別利於開發的。

對於這3大塊的開發順序應該是先開發運算、再成像、最後用戶腳本。為何這麼說，拿計算機成像來看，目前的顯示器只支持GPU輸出的圖像，所以你得先研發GPU，然後GPU研發完了顯示器就順理成章了，接著在於CPU配對接受二進位，不然的話先給你二進位顯示不出來有何意義？對於3D實現同理。如果你直接開發成像你會發現你在不知不覺中也開發了運算，然而這樣開發出來的運算是和成像揉在一起的，違反了我們的開發原則。

第一階段

我們開發的第一階段運算是最難啃的，這個階段的開發猶如混水摸魚。你並不知道你的運算結果是什麼，你看不到圖像，只知道運算而得到的數字。這要求對各類函數的確切掌握。那我們如何快速進階呢？這個就很像矢量圖了，大家可以在此處參考矢量圖的實現。那我們要得到些什麼數字？首先對於3D我們肯定得拋棄Scratch原有的二維坐標系統（xy），要自行再開發一個三位坐標系統（xyz），這個系統里要有長度單位、以及三維基本的三個軸。你3D里的每一個實體，都需要一個確切的坐標以及長寬高。這是第一步。第二步，你要確定一個視界與被觀察實體的相對位置及相對距離，注意實體的坐標是固定的，但是視界不是固定的，所以我們需要一個實時相對位置與相對距離演算法，通過這個演算法得知一些數據（至於是什麼數據，就看你數學學怎麼樣了）以測算角度來成像。

例如p1（作圖抽象，請自行想像）里的正方體是實體，長方體是你的可視範圍，那麼紅線延長出去的就是視界。接下來就要介入成像了。

P1

第二階段

在成像方面，我比較推崇點陣圖式與矢量式結合的思路。矢量式描繪實體邊框，點陣圖式給一個面填色。矢量方面並不難，你只要運算出了關鍵數據，一根線（剛開始不要介入曲線）的長度、大小、位置、角度自然都是可以通過公式測算的出來的。假設p2（作圖抽象，請自行想像）是我們看到的圖像，那麼我們需要確定圖上幾個關鍵性的紅點把他們連起來，如何確定這些紅點可以參考紅線（我稱之基準線），確定這些在成像時沒有基準線就是運算要做的，這些基準線必須從視界的一個角出發其終點就是我們要的關鍵點。成像難在點陣圖式（建議大家不要馬上研究點陣圖式這一塊），你需要研究在Scratch里實現MS-Paint里油漆桶的方式，研究出了這個，也就沒什麼難的了。但是實現個看似簡單的油漆桶並不簡單。

P2

第三階段

啃完了兩塊大難關，接著用戶腳本的研究自然就特別簡單了。我們只要自定義函數後提交到運算創建實體，然後給成像模塊提供運算結果成像就完成了。

後言

3D的實現方法聽起來是簡單的，但這也經過了我1年的探索而得。我也在Scratch官網發布了我最終的成果：一個完整的3D引擎。當時收到全社區的推崇並登上了首頁，我並不打算給你們作品鏈接，因為中國人（我剛開始編程也是這樣的）特別喜歡複製粘貼，然而這並不利於編程的學習，我並不想害了你們。我研究3D的時候連思路都沒人給我。

接下來祝大家研究有成，大家再不知道什麼時候發的下篇文章見。

領導說了!

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