DTE 库的开源替代方案（ThreeJS 等）

DTE 是 数字孪生引擎（Digital Twin Engine） 的缩写，我在这里指的是我在文章中使用的一个 node_module，其基于赫赫有名的 ThreeJS 进行了很多企业级业务逻辑的封装。

[!note]- 关于 DTE 和 ThreeJS 的一些更详细的对比

• Three.js：是一个轻量级、功能强大的跨浏览器 JavaScript 库/API，用于在浏览器中创建和显示动画3D计算机图形。它把底层复杂的 WebGL（一种直接在浏览器里调用显卡能力的图形接口）封装成了简单易懂的 JavaScript 对象和方法。

• DTE：可以看作是建立在 Three.js 这个“地基”上的“精装修商品房”。

DTE 为你做了什么？

1. 封装（Wrapping）：

   • 例如 new core.BoxGeometry() 实际上很可能在内部调用了 new THREE.BoxGeometry()。core 包就是对 Three.js 核心对象的一层薄薄的包装，或者是直接的别名。

   • CommonContainer 是一个典型的封装，它把创建 Scene, Camera, Renderer，以及添加 OrbitControls（轨道控制器，让你能用鼠标拖拽旋转）等一系列 Three.js 的标准初始化流程打包成了一个函数，让你一行代码搞定。

2. 扩展（Extending）：

   • JsonLoader, ShaderMesh, FrameMesh 这类是 DTE 的核心价值所在。它们是针对数字孪生业务场景的定制化扩展。

   • Three.js 本身有通用的 FileLoader 和 JSONLoader，但 DTE 的 JsonLoader 专门为“几何+仿真数据”这种JSON结构做了优化。

   • ShaderMesh 和 FrameMesh 更是重量级扩展。它们内部编写了复杂的 自定义着色器（Custom Shader） 代码，这段代码才是实现“数据->颜色”映射和“多帧动画”的魔法核心。Three.js 提供了编写自定义着色器的能力（通过 ShaderMaterial），但它本身不直接提供 ShaderMesh 这种开箱即用的高级功能。

这个合集（包括本文在内）写于我任职于国内某中厂前端的时候。该企业在工业仿真领域颇有建树，公司自研了 DTE 引擎，引擎开放了 core 包，它的使用方式与 Three.js 一样。

正因如此，我在公司任职期间的学习笔记也许具有 Three.js 领域的参考价值，但是大部分示例代码都依赖于公司内部的保密性质的 DTE 包，所以我在本书整理了一下开源的替代实现，旨在帮助确实对我文章感兴趣的朋友也能进行示例的学习。

虽然可能没有一个库能100%完美对应DTE的API，但社区提供了大量优秀的开源工具，通过组合它们，完全可以实现甚至超越DTE的功能

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替代方案工具箱 (基于 Three.js)

我们的基础依然是 Three.js，因为它是Web 3D领域的“事实标准”。

1. 替代 CommonContainer

功能：快速初始化场景、相机、渲染器、控制器。
开源方案：这个功能相对简单，很多开发者会自己写一个模板函数。但也有一些库可以简化这个过程。

• @react-three/fiber 和 @react-three/drei (如果你使用React)：这是目前最流行、最强大的Three.js生态库。它用声明式的方式（JSX）来构建三维场景，极大地提升了开发体验。drei 库里提供了 <OrbitControls />, <Stage /> 等大量现成的组件，可以让你几行代码就搭建好一个带灯光、控制器、自适应窗口的场景，比 CommonContainer 更灵活强大。
• 自己编写一个 Setup 类/函数：对于非React项目，自己写一个几拾行的工具函数来封装初始化流程是非常常见的做法，也能加深对基础的理解。

2. 替代 ModelLoader / JsonLoader (加载几何和数据)

功能：加载模型文件。
开源方案：

• Three.js 内置加载器: Three.js 本身就提供了极其丰富的加载器。
  • GLTFLoader: 用于加载 .gltf 和 .glb 文件。
  • OBJLoader: 用于加载 .obj 文件。
  • FBXLoader: 用于加载 .fbx 文件。
  • FileLoader: 通用文件加载器，可以加载你的 pressure.json，然后用 JSON.parse 解析。
  • DTE的 ModelLoader 和 JsonLoader 几乎可以肯定就是对这些内置加载器的封装。

3. 替代 ShaderMesh (云图渲染)

功能：根据顶点数据渲染云图。
开源方案：这部分功能比较专业，但也有现成的解决方案。

• three-surface-plot: 一个专门用于创建三维曲面图和云图的库，可以接收数据并生成带色带的 Mesh。
• d3.js (配合 Three.js): D3.js 是一个强大的数据可视化库，它包含了很多优秀的**色阶（Color Scale）**生成器，比如 d3.scaleSequential(d3.interpolateViridis)。你可以用D3来处理数据到颜色的映射，然后将颜色信息作为自定义属性传递给Three.js的 ShaderMaterial。
• 自己编写 ShaderMaterial: 这是最根本的实现方式。网络上有很多关于 “Three.js Heatmap” 或 “Three.js Contour Map” 的教程和代码片段，你可以参考它们，编写自己的 ShaderMaterial。虽然有学习曲线，但掌握后能力会大幅提升。

4. 替代 FrameMesh (动态数据/帧动画)

功能：加载多帧数据并播放动画。
开源方案：

• @react-three/fiber 的 useFrame 钩子: 如果用React，useFrame 让你能轻松地在每一帧执行更新逻辑。你可以把所有帧数据加载到一个数组里，然后在 useFrame 里根据时间或者一个索引来更新几何体的自定义属性，从而实现动画。
• Three.js 的 requestAnimationFrame 循环: 在原生Three.js中，你会在 requestAnimationFrame 的渲染循环中编写更新逻辑。思路和上面一样：预加载所有帧数据，在循环中根据当前播放的帧号，去更新 ShaderMaterial 里的数据 uniform 或者几何体的属性 attribute。
• 几何体属性的动态更新: Three.js的 BufferAttribute 有一个 .needsUpdate = true 的标志位。当你用新一帧的数据更新了 attribute 数组后，设置这个标志位为 true，Three.js就会在下一帧把新数据上传到GPU。FrameMesh 的核心原理就在于此。

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总结与对比

DTE 功能	开源替代方案	优势对比
CommonContainer	@react-three/fiber + drei 或 自定义工具函数	开源方案更灵活，生态更强大，但需要自己组合。DTE方案开箱即用，适合内部快速开发。
ModelLoader	Three.js 内置的 GLTFLoader, OBJLoader 等	功能几乎完全相同，DTE可能做了一些路径处理或Promise封装的便利性优化。
JsonLoader	Three.js FileLoader + 手动解析和设置属性	DTE封装了数据解析和属性绑定的繁琐步骤，更便捷。开源方案需要你手动操作，但更底层、更透明。
ShaderMesh	three-surface-plot, D3.js + ShaderMaterial, 或纯 ShaderMaterial	DTE提供的是一站式解决方案。开源方案需要一定的整合工作或图形学知识，但提供了无限的定制可能性。
FrameMesh	useFrame (React) 或 requestAnimationFrame + BufferAttribute.needsUpdate = true	DTE封装了帧管理、播放控制（goto, addFrame）等逻辑。开源方案需要你手动实现这些播放逻辑，但同样非常灵活。