目录Interpolant通过离散的采样点定义曲线插值的步骤1.寻找要插值的位置2.根据找到的左右两个点，进行插值Interpolant源码1.构造器2.copySampleValue_()3...
目录
Interpolant
通过离散的采样点定义曲线
插值的步骤
1. 寻找要插值的位置
2. 根据找到的左右两个点，进行插值
Interpolant源码
1. 构造器
2. copySampleValue_()
3. interpolate_( /* i1, t0, t, t1 */ )
4. evaLuate()
5. LinearInterpolant实现interpolate_( /* i1, t0, t, t1 */ )方法
总结
Interpolant
这个类主要是用来实现插值，常用于动画。
可以把这个类理解为是一个数学函数，给定一个自变量，要返回对应的函数值。只是，在我们定义函数的时候，是通过一些离散的点进行定义的。
举个例子，加入我们要定义y = x^2这条曲线，我们需要定义两个数组（即采样点和采样的值）：x = [-2, -1, 0, 1, 2]，y = [4, 1 ,0, 1, 4]。通过这样的定义方式，我们怎么求不是采样点中的函数值？例如上面的吱吱，我们怎么求x = 0.5时的值？这就时我们要说的“插值”。
最常见也最简单的插值方式就是线性插值，还拿上面的例子讲，就是在“连点”画图象的时候，用直线把各点连起来。
我们现在要取x=0.5，通过(0,0)和(1,1)线性插值，即求出过这两点的直线y=x，可以得到，y=0.5；同理，x=1.5时，通过(1,1)和(2,4)的直线为y=3x−2，可以得到，y=2.5。
我们使用three.js提供的线性插值验证一下：
import * as THREE from 'three'const x = [-2, -1, 0, 1, 2]const y = [4, 1, 0, 1, 4]const resultBuffer = new Float32Array(1)const interpolant = new THREE.LinearInterpolant(x, y, 1, resultBuffer)interpolant.evaluate(0.5)// 0.5console.log(resultBuffer[0])interpolant.evaluate(1.5)// 2.5console.log(resultBuffer[0])
看不懂这段代码没有关系，接下来会慢慢解释。
通过离散的采样点定义曲线
在Interpolant的构造器，需要以下这些参数：
parameterPositions：采样的位置，类比成函数就是自变量的取值
sampleValues：采样取的值，类比成函数就是自变量对应的函数值
sampleSize：每个采样点的值，分量的个数。例：sampleValues可以表示一个三维空间的坐标，有x, y, z三个分量，所以sampleSize就是三。
resultBuffer：用来获取插值的结果，长度为sampleSize时，刚好够用。
这几个参数一般有着如下的数量关系：
通过上面这些参数，我们就可以大概表示一个函数的曲线，相当于在使用“描点法”画图象时，把一些离散地采样点标注在坐标系中。
有了这些离散的点，我们就可以通过插值，求出任意点的函数值。
插值的步骤
1. 寻找要插值的位置
还拿上面的例子来说，parameterPositions = [-2, -1, 0, 1, 2]，现在想要知道position = 1.5处的函数值，我们就需要在parameterPositions这个数组中找到position应该介于那两个元素之间。很显然，在这个例子中，值在元素1，2之间，下标在3,4之间。
2. 根据找到的左右两个点，进行插值
上面的例子中，我们找到的两个点分别是(1,1)和(2,,4)。可以有多种插值的方式，这取决于你的需求，我们仍然拿线性插值举例，通过(1,1)和(2,4)可以确定一条直线，然后把1.5带入即可。
Interpolant源码
Interpolant采用了一种设计模式：模板方法模式。
在插值的整个流程中，对于不同的插值方法来说，寻找插值位置这一操作是一样的，所以把这一个操作可以放在基类中实现。
对于不同的插值类型，都派生自Interpolant，然后实现具体的插值方法，这个方法的参数就是上面寻找到的位置。
1. 构造器
constructor(parameterPositions, sampleValues, sampleSize, resultBuffer) { this.parameterPositions = parameterPositions; this._cachedIndex = 0; this.resultBuffer = resultBuffer !== undefined ? resultBuffer : new sampleValues.constructor(sampleSize); this.sampleValues = sampleValues; this.valueSize = sampleSize; this.settings = null; this.DefaultSettings_ = {};}基本上就是把参数中的变量进行赋值，对于resultBuffer来说，如果不在参数中传递，那么就会在构造器中进行创建。
_cachedIndex放到后面解释。
2. copySampleValue_()
如果，我们要插值的点，刚好是采样点，就没必要进行计算了，直接把采样点的结果放到resultBuffer中即可，这个方法就是在做这件事，参数就是采样点的下标。
copySampleValue_(index) { // copies a sample value to the result buffer const result = this.resultBuffer, values = this.sampleValues, stride = this.valueSize, offset = index * stride; for (let i = 0; i !== stride; ++i) { result[i] = values[offset + i]; } return result;}
3. interpolate_( /* i1, t0, t, t1 */ )
interpolate_( /* i1, t0, t, t1 */ ) { throw new Error( 'call to abstract method' ); // implementations shall return this.resultBuffer}这个就是具体的插值方法，但是在基类中并没有给出实现。
4. evaluate()
接下来就是多外暴露的接口，通过这个方法计算插值的结果。
这段代码用了一个不常用的语法，类似C语言中的goto语句，可以给代码块命名，然后通过break 代码块名跳出代码块。
这段代码就是实现了上面说的插值的过程：
寻找位置
插值（调用interpolate_()方法）
整个validate_interval代码块，其实就是在找插值的位置。它的流程是：
为什么要先在上一次插值的左右位置进行线性查找呢？插值最常见的使用场景就是动画，每次会把一个时间传进来进行插值，而两次插值的间隔通常很短，分布在上一次插值的附近，可能是想通过线性查找优化性能。
evaluate(t) { const pp = this.parameterPositions; let i1 = this._cachedIndex, t1 = pp[i1], t0 = pp[i1 - 1]; validate_interval: { seek: { let right; // 先进性线性查找 linear_scan: { //- See http://JSPerf.com/comparison-to-undefined/3 //- slower code: //- //- if ( t >= t1 || t1 === undefined ) { forward_scan: if (!(t < t1)) { // 只向后查找两次 for (let giveUpAt = i1 + 2; ;) { // t1 === undefined，说明已经到了数组的末尾 if (t1 === undefined) { // t0是最后一个位置 // 如果t < t0 // 则说明向数组末尾找，没有找到 // 因此跳出这次寻找 接着用其他方法找 if (t < t0) break forward_scan; // after end // t >= t0 // 查找的结果就是最后一个点 不需要进行插值 i1 = pp.length; this._cachedIndex = i1; return this.copySampleValue_(i1 - 1); } // 控制向尾部查找的次数 仅查找两次 if (i1 === giveUpAt) break; // this loop // 迭代自增 t0 = t1; t1 = pp[++i1]; // t >= t0 && t < t1 // 找到了，t介于t0和t1之间 // 跳出寻找的代码块 if (t < t1) { // we have arrived at the sought interval break seek; } } // prepare binary search on the right side of the index right = pp.length; break linear_scan; } //- slower code: //- if ( t < t0 || t0 === undefined ) { if (!(t >= t0)) { // looping? // 上一次查找到数组末尾了 // 查找数组前两个元素 const t1global = pp[1]; if (t < t1global) { i1 = 2; // + 1, using the scan for the details t0 = t1global; } // linear reverse scan // 如果上一次查找到数组末尾 // i1就被设置成了2，查找数组前2个元素 for (let giveUpAt = i1 - 2; ;) { // 找到头了 // 插值的结果就是第一个采样点的结果 if (t0 === undefined) { // before start this._cachedIndex = 0; return this.copySampleValue_(0); } if (i1 === giveUpAt) break; // this loop t1 = t0; t0 = pp[--i1 - 1]; if (t >= t0) { // we have arrived at the sought interval break seek; } } // prepare binary search on the left side of the index right = i1; i1 = 0; break linear_scan; } // the interval is valid break validate_interval; } // linear scan // binary search while (i1 < right) { const mid = (i1 + right) >>> 1; if (t < pp[mid]) { right = mid; } else { i1 = mid + 1; } } t1 = pp[i1]; t0 = pp[i1 - 1]; // check boundary cases, again if (t0 === undefined) { this._cachedIndex = 0; return this.copySampleValue_(0); } if (t1 === undefined) { i1 = pp.length; this._cachedIndex = i1; return this.copySampleValue_(i1 - 1); } } // seek this._cachedIndex = i1; this.intervalChanged_(i1, t0, t1); } // validate_interval // 调用插值方法 return this.interpolate_(i1, t0, t, t1);}上面的代码看着非常多，其实大量的代码都是在找位置。找到位置之后，调用子类实现的抽象方法。
5. LinearInterpolant实现interpolate_( /* i1, t0, t, t1 */ )方法
class LinearInterpolant extends Interpolant { constructor(parameterPositions, sampleValues, sampleSize, resultBuffer) { super(parameterPositions, sampleValues, sampleSize, resultBuffer); } interpolate_(i1, t0, t, t1) { const result = this.resultBuffer, values = this.sampleValues, stride = this.valueSize, offset1 = i1 * stride, offset0 = offset1 - stride, weight1 = (t - t0) / (t1 - t0), weight0 = 1 - weight1; for (let i = 0; i !== stride; ++i) { result[i] = values[offset0 + i] * weight0 + values[offset1 + i] * weight1; } return result; }}
总结
Three.js提供了内置的插值类Interpolant，采用了模板方法的设计模式。对于不同的插值方式，继承基类Interpolant，然后实现抽象方法interpolate_。
计算插值的步骤就是先找到插值的位置，然后把插值位置两边的采样点传递给interpolate_()方法，不同的插值方式会override该方法，以产生不同的结果。
推导了线性插值的公式。
以上就是Three.js Interpolant实现动画插值的详细内容，更多关于Three.js Interpolant动画插值的资料请关注我们其它相关文章！
标签：
动画
动漫
版权声明：本站所有图片/内容除标明原创外，均来自网络转载，版权归原作者所有，如果有侵犯到您的权益，请联系本站删除，谢谢！
