HTML three.js with D3.js

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これは何?
ソース
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これは何? †

D3.js で作った 3 つの 2D グラフを Three.js を使って 3D 空間上に並べて表示。↑ の上でマウスポインタを動かすとグリグリ動くはず
処理の流れ
1. 株価データを D3.js で SVG "画像"のグラフにする
2. HTML5 の Canvas (2D描画コンポーネント) に SVG画像を描画する
  - DataURL形式で、Canvas に SVG画像をロードする
  - data:image/svg+xml;charset=utf-8;base64,abcd839 ...
3. Canvas 全体を PNG画像として書き出す
4. PNG画像から Three.js のテクスチャを作る
5. Three.js の PlaneGeometry? (平面図形) に先ほど作ったテクスチャを貼り付ける
- ※ テクスチャには Canvas も指定できるけど、Canvas は変更できるのでそれなりに 3D 表示のためのコストがかかる。今回は、一旦 PlaneGeometry? を作ったあとはグラフの内容を変えないので一旦 PNG に出力することで 3D 計算のコストを削減している

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ソース †

GitHub?

https://github.com/kagyuu/D3js-Threejs/blob/master/3DGraph.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
    <head>
        <meta charset="utf-8">
        <title>Axis</title>        
        <link rel="stylesheet" type="text/css" href="3DGraph.css"/>
        <style src="3DGraph.css"></style>
    </head>
    <body>
        <script type="text/javascript" src="three.min.js"></script>
        <script type="text/javascript" src="Projector.js"></script>
        <script type="text/javascript" src="CanvasRenderer.js"></script>
        <script type="text/javascript" src="https://d3js.org/d3.v3.min.js"></script>        
        <script type="text/javascript" src="https://code.jquery.com/jquery-2.1.4.min.js"></script>        
        <script type="text/javascript" src="3DGraph.js" charset="utf-8"></script>
    <script>
var stockValues = [
{ market : "Nikkei 225", color : 'cyan', dataset : [
    {"date":new Date('Sep 14,2015').getTime(),"value":18070},
    {"date":new Date('Sep  7,2015').getTime(),"value":18264},
    {"date":new Date('Aug 31,2015').getTime(),"value":17792},
    {"date":new Date('Aug 24,2015').getTime(),"value":19136},
    {"date":new Date('Aug 17,2015').getTime(),"value":19435},
    {"date":new Date('Aug 10,2015').getTime(),"value":20519},
    {"date":new Date('Aug  3,2015').getTime(),"value":20724},
    {"date":new Date('Jul 27,2015').getTime(),"value":20585},
    {"date":new Date('Jul 20,2015').getTime(),"value":20544},
    {"date":new Date('Jul 13,2015').getTime(),"value":20650},
    {"date":new Date('Jul  6,2015').getTime(),"value":19779},
    {"date":new Date('Jun 29,2015').getTime(),"value":20539},
    {"date":new Date('Jun 23,2015').getTime(),"value":20706},
    {"date":new Date('Jun 15,2015').getTime(),"value":20174},
    {"date":new Date('Jun  8,2015').getTime(),"value":20407},
    {"date":new Date('Jun  1,2015').getTime(),"value":20460},
]},
{ market : "N.Y. DOW", color : 'yellow', dataset : [
    {"date":new Date('Sep 14,2015').getTime(),"value":16384},
    {"date":new Date('Sep  7,2015').getTime(),"value":16433},
    {"date":new Date('Aug 31,2015').getTime(),"value":16102},
    {"date":new Date('Aug 24,2015').getTime(),"value":16643},
    {"date":new Date('Aug 17,2015').getTime(),"value":16459},
    {"date":new Date('Aug 10,2015').getTime(),"value":17477},
    {"date":new Date('Aug  3,2015').getTime(),"value":17373},
    {"date":new Date('Jul 27,2015').getTime(),"value":17689},
    {"date":new Date('Jul 20,2015').getTime(),"value":17568},
    {"date":new Date('Jul 13,2015').getTime(),"value":18086},
    {"date":new Date('Jul  6,2015').getTime(),"value":17760},
    {"date":new Date('Jun 29,2015').getTime(),"value":17730},
    {"date":new Date('Jun 23,2015').getTime(),"value":17946},
    {"date":new Date('Jun 15,2015').getTime(),"value":18015},
    {"date":new Date('Jun  8,2015').getTime(),"value":17898},
    {"date":new Date('Jun  1,2015').getTime(),"value":17849},
]},
{ market : "Shanghai", color : 'red', dataset : [
    {"date":new Date('Sep 14,2015').getTime(),"value":3097},
    {"date":new Date('Sep  7,2015').getTime(),"value":3200},
    {"date":new Date('Aug 31,2015').getTime(),"value":3160},
    {"date":new Date('Aug 24,2015').getTime(),"value":3232},
    {"date":new Date('Aug 17,2015').getTime(),"value":3507},
    {"date":new Date('Aug 10,2015').getTime(),"value":3965},
    {"date":new Date('Aug  3,2015').getTime(),"value":3744},
    {"date":new Date('Jul 27,2015').getTime(),"value":3663},
    {"date":new Date('Jul 20,2015').getTime(),"value":4070},
    {"date":new Date('Jul 13,2015').getTime(),"value":3957},
    {"date":new Date('Jul  6,2015').getTime(),"value":3877},
    {"date":new Date('Jun 29,2015').getTime(),"value":3686},
    {"date":new Date('Jun 23,2015').getTime(),"value":4192},
    {"date":new Date('Jun 15,2015').getTime(),"value":4478},
    {"date":new Date('Jun  8,2015').getTime(),"value":5166},
    {"date":new Date('Jun  1,2015').getTime(),"value":5023},
]}
];

// mouse
var mouseX = 0;
var mouseY = 0;

var windowX = window.innerWidth;
var windowY = window.innerHeight;
var windowHalfX = windowX / 2;
var windowHalfY = windowY / 2;

$(document).on('mousemove', function(event) {
    mouseX = (event.clientX - windowHalfX) / windowX;
    mouseY = (event.clientY - windowHalfY) / windowY;
});

// (1) Scene
var scene = new THREE.Scene();
  
// (2) Light
var ambient = new THREE.AmbientLight( 0x404040 );
scene.add( ambient );
 
var spotlight = new THREE.SpotLight( 0xffffff, 3, 0, Math.PI / 2 );
spotlight.target.position.set(0,0,0);
spotlight.position.z = 100;
scene.add(spotlight);
  
// (3) Camera
//var camera = new THREE.PerspectiveCamera( 45, window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 10000 );
var camera = new THREE.OrthographicCamera( window.innerWidth/-3,window.innerWidth/3,window.innerHeight/3,window.innerHeight/-3,0.1 , 2000 );

camera.position.x = 1000.0 * Math.sin(2.0 * Math.PI * mouseX);
camera.position.y = 2000.0 * mouseY;
camera.position.z = 1000.0 * Math.cos(2.0 * Math.PI * mouseX);
 
camera.lookAt(new THREE.Vector3(-1.0 * camera.position.x ,-1.0 * camera.position.y,-1.0 * camera.position.z));
  
// (4) Plane
var offset = 0;
for (stockValue of stockValues) {
	// テクスチャを作成
	var svg = plot(stockValue.market, stockValue.dataset, 512, 128, 'linear', stockValue.color);
	var canvas = svg2canvas(svg);
	
/*
	var texture = new THREE.Texture(canvas);
	texture.needsUpdate = true;
*/
	var texture = THREE.ImageUtils.loadTexture(canvas2png(canvas));
	
	// 質感
	var planeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({
	   map : texture,
	   overdraw: true,
	   side:THREE.DoubleSide,
	   transparent: true,
	   color: 0xffffff,
	});
	
	var plane = new THREE.Mesh(new THREE.PlaneGeometry( 512, 128 ), planeMaterial);
	plane.position.y = 64;
	plane.position.z = offset;
	scene.add(plane);
	
	offset -= 40;
}

/*
// xyz軸 (補助線)
var axes = new THREE.AxisHelper(1000);
scene.add( axes );
*/
  
//GridHelper(大きさ, １マスの大きさ)
var grid = new THREE.GridHelper(300, 10);
scene.add(grid);


// (5) WebGL Renderer
//renderer = new THREE.WebGLRenderer(); // webgl is good but we want to run in webview component of javafx.
renderer = new THREE.CanvasRenderer();
renderer.setSize( window.innerWidth, window.innerHeight );
renderer.setClearColor(0x000000);
renderer.clear(true);
$('body').append( renderer.domElement );
  
// (6) Animation
function animation() {
    camera.position.x = 1000.0 * Math.sin(2.0 * Math.PI * mouseX);
    camera.position.y = 2000.0 * mouseY;
    camera.position.z = 1000.0 * Math.cos(2.0 * Math.PI * mouseX);
     
    camera.lookAt(new THREE.Vector3(-1.0 * camera.position.x ,-1.0 * camera.position.y,-1.0 * camera.position.z));
      
    spotlight.position.x = camera.position.x;
    spotlight.position.y = camera.position.y;
    spotlight.position.z = camera.position.z;
  
    renderer.render( scene, camera );
    requestAnimationFrame(animation)
}
  
animation();	


    </script>
    </body>
</html>

JSFiddle でコードをイジりたい方はこちら → http://jsfiddle.net/kagyuu/udxdpe3L/

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ポイント †

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SVG †

HTML の BODY に結びついていない <svg> エレメントを作るときには、document.createElementNS() を使ってネームスペース付きで作る必要がある

// to create SVG, HTML and XUL elements needs namespace
var dom = document.createElementNS("http://www.w3.org/2000/svg", "svg");
var svg = d3.select(dom).attr({width: w, height: h}).style("padding","5px");

HTML に <svg> を書く場合には CSS が適用される。
しかし、Canvas に書き込む際には CSS が参照されないので、スタイルは全て <svg> エレメントに中に記述する必要がある。

// append css to axis
// we need append style attributes on the svg-tags, because canvas renderer don't refer css
svg.selectAll('.axis').selectAll('text').attr({
    'font-family': 'sans-serif',
    'font-size': '8px',
    'stroke': color,
});

svg.selectAll('.axis').selectAll('path').attr({
    'fill': 'none',
    'stroke': color,
    'shape-rendering': 'crispEdges'	
});

svg.selectAll('.axis').selectAll('line').attr({
    'fill': 'none',
    'stroke': color,
    'shape-rendering': 'crispEdges'	
});

↑

SVG を Canvas に描画 †

function svg2canvas(svg) {
	var $svg = $(svg);
	var canvas = document.createElement('canvas');
	canvas.width = $svg.attr('width');
	canvas.height = $svg.attr('height');
	
	context = canvas.getContext("2d");
	var image = new Image();
	image.src = "data:image/svg+xml;charset=utf-8;base64,"
	                       + btoa(unescape(encodeURIComponent((new XMLSerializer()).serializeToString(svg))));
	context.drawImage(image, 0, 0);

	return canvas;
}

SVG と同じ縦横の Canvas を作って、その (0,0) から DataURL 化された SVG を流し込む

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Canvas を PNG に書き出す †

function canvas2png(canvas) {
	return canvas.toDataURL();
}

toDataURL() の引き数に 'image/png' を指定してもよい。W3C の規格上、フォーマット未指定時は PNG を返す。

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Three.js (3D) †

データを並べているので、カメラは、PerspectiveCamera?(透視投影) よりも OrthographicCamera?(平行投影) のほうが良さげ
- Perspective : 近くのものは大きく、遠くのものは小さく。レンズを通してみたときをシミュレートしている。
- Orthographic : 視点からの遠さで大きさは変わらない。単純に平面のスクリーンの各点からスクリーンの垂直方向にあるものを描画している。
- 後ろの時系列データが小さく表示されても見難いでしょ

あとはこんな感じで、2D のグラフを PlaneGeometry? の Texture に流し込めば 3D 空間上に配置される

var offset = 0;
for (stockValue of stockValues) {
	// テクスチャを作成
	var svg = plot(stockValue.market, stockValue.dataset, 512, 128, 'linear', stockValue.color);
	var canvas = svg2canvas(svg);
	var texture = THREE.ImageUtils.loadTexture(canvas2png(canvas));
	
	// 質感
	var planeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({
	   map : texture,
	   overdraw: true,
	   side:THREE.DoubleSide,
	   transparent: true,
	   color: 0xffffff,
	});
	
	var plane = new THREE.Mesh(new THREE.PlaneGeometry( 512, 128 ), planeMaterial);
	plane.position.y = 64;
	plane.position.z = offset;
	scene.add(plane);
	
	offset -= 40;
}

HTML#h96123e7