three.js利用射线Raycaster进行碰撞检测

网络编程 2024/11/17 佚名

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本文实例为大家分享了利用射线Raycaster进行碰撞检测的具体代码，供大家参考，具体内容如下

学习碰撞检测之前，我们先了解一下Raycaster类

Raycaster 应该翻译为“光线投射”，顾名思义，就是投射出去的一束光线。

Raycaster的构造函数如下

Raycaster( origin, direction, near, far ) {
origin — 射线的起点向量。
direction — 射线的方向向量，应该归一化。
near — 所有返回的结果应该比 near 远。Near不能为负，默认值为0。
far — 所有返回的结果应该比 far 近。Far 不能小于 near，默认值为无穷大。

使用Raycaster进行碰撞检测

用Raycaster来检测碰撞的原理很简单，我们需要以物体的中心为起点，向各个顶点（vertices）发出射线，然后检查射线是否与其它的物体相交。如果出现了相交的情况，检查最近的一个交点与射线起点间的距离，如果这个距离比射线起点至物体顶点间的距离要小，则说明发生了碰撞。

这个方法有一个缺点，当物体的中心在另一个物体内部时，是不能够检测到碰撞的。而且当两个物体能够互相穿过，且有较大部分重合时，检测效果也不理想。

还有需要注意的一点是：在Three.js中创建物体时，它的顶点（veritces）数目是与它的分段数目相关的，分段越多，顶点数目越多。为了检测过程中的准确度考虑，需要适当增加物体的分段。

检测光线是否与物体相交使用的是 intersectObject 或 intersectObjects 方法:

.intersectObject ( object, recursive )
 
//object — 检测该物体是否与射线相交。
//recursive — 如果设置，则会检测物体所有的子代。

相交的结果会以一个数组的形式返回，其中的元素依照距离排序，越近的排在越前.

这样通过对数组中的元素进行处理，就能得出想要的结果。

intersectObjects 与 intersectObject 类似，除了传入的参数是一个数组之外，并无大的差别。

/**
 * 功能：检测 movingCube 是否与数组 collideMeshList 中的元素发生了碰撞
 * 
 */
var originPoint = movingCube.position.clone();
 
for (var vertexIndex = 0; vertexIndex < movingCube.geometry.vertices.length; vertexIndex++) {
 // 顶点原始坐标
 var localVertex = movingCube.geometry.vertices[vertexIndex].clone();
 // 顶点经过变换后的坐标
 var globalVertex = localVertex.applyMatrix4(movingCube.matrix);
 // 获得由中心指向顶点的向量
 var directionVector = globalVertex.sub(movingCube.position);
 
 // 将方向向量初始化
 var ray = new THREE.Raycaster(originPoint, directionVector.clone().normalize());
 // 检测射线与多个物体的相交情况
 var collisionResults = ray.intersectObjects(collideMeshList);
 // 如果返回结果不为空，且交点与射线起点的距离小于物体中心至顶点的距离，则发生了碰撞
 if (collisionResults.length > 0 && collisionResults[0].distance < directionVector.length()) {
  crash = true; // crash 是一个标记变量
 }
}

在Three.js中是使用矩阵来记录3D转换的，每一个Object3D的实例都有一个矩阵，存储了位置position，旋转rotation和伸缩scale。

var globalVertex = localVertex.applyMatrix4(movingCube.matrix);

这一句代码将物体的本地坐标乘以变换矩阵，得到了这个物体在世界坐标系中的值，处理之后的值才是我们所需要的。

下面是一个测试的完整实例：

index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
 <meta charset="UTF-8">
 <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
 <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
 <script src="/UploadFiles/2021-04-02/three.js">

Main.js


var scene,camera,controls,renderer,cube,originPoint;
var WIDTH,HEIGHT;
var objects = [];
//创建渲染器
function initRenderer(){
 WIDTH = window.innerWidth;
 HEIGHT = window.innerHeight;
 renderer = new THREE.WebGLRenderer({
  antialias:true,
 });
 renderer.setSize(WIDTH,HEIGHT);
 renderer.setPixelRatio(WIDTH/HEIGHT);
 document.getElementById('canvas-frame').appendChild(renderer.domElement);
 
}
//创建场景
function initScene(){
 scene = new THREE.Scene();
 scene.background = new THREE.Color( 0xf0f0f0 );
}
//创建相机
function initCamera(){
 camera = new THREE.PerspectiveCamera(50,WIDTH/HEIGHT,1,10000);
 camera.position.set(0,0,1000);
 camera.lookAt(0,0,0);
}
//创建光源
function initLight(){
 // 方向光
 var directionalLight = new THREE.DirectionalLight( 0xffffff, 0.5 );
 scene.add( directionalLight );
 // 环境光
 scene.add( new THREE.AmbientLight( 0x505050 ) );
}
//创建对象
function initObject(){
 var geometry = new THREE.BoxBufferGeometry( 40, 40, 40 );
 
 for ( var i = 0; i < 2; i ++ ) {
 
  var object = new THREE.Mesh( geometry, new THREE.MeshLambertMaterial( { color: Math.random() * 0xffffff } ) );
  //随机位置
  object.position.x = Math.random() * 1000 - 500;
  object.position.y = Math.random() * 600 - 300;
  object.position.z = Math.random() * 800 - 400;
  //随机角度
  object.rotation.x = Math.random() * 2 * Math.PI;
  object.rotation.y = Math.random() * 2 * Math.PI;
  object.rotation.z = Math.random() * 2 * Math.PI;
  //随机大小
  object.scale.x = Math.random() * 2 + 1;
  object.scale.y = Math.random() * 2 + 1;
  object.scale.z = Math.random() * 2 + 1;
  //开启阴影
  object.castShadow = true;
  object.receiveShadow = true;
 
  scene.add( object );
  // 放入数组
  objects.push( object );
 
 }
 // 
 var geometry = new THREE.BoxGeometry( 80, 80, 80 );
 var material = new THREE.MeshLambertMaterial( {color: 0xfff000} );
 cube = new THREE.Mesh( geometry, material );
 scene.add( cube );
 /**
  * .clone () : Vector3
  * 返回一个新的Vector3，其具有和当前这个向量相同的x、y和z。
  */
 originPoint = cube.position.clone();
 
}
//创建控制器
function initControls(){
 // TrackballControls 轨迹球控件，最常用的控件，可以使用鼠标轻松的移动、平移，缩放场景。
 controls = new THREE.TrackballControls( camera );
 controls.rotateSpeed = 1.0;// 旋转速度
 controls.zoomSpeed = 1.2;// 缩放速度
 controls.panSpeed = 0.8;// 平controls
 controls.noZoom = false;
 controls.noPan = false;
 controls.staticMoving = true;// 静止移动，为 true 则没有惯性
 controls.dynamicDampingFactor = 0.3;// 阻尼系数 越小 则滑动越大
 // DragControls 初始化拖拽控件
 var dragControls = new THREE.DragControls( objects, camera, renderer.domElement );
 // 开始拖拽
 dragControls.addEventListener( 'dragstart', function () {
 
  controls.enabled = false;
 
 } );
 // 拖拽结束
 dragControls.addEventListener( 'dragend', function () {
 
  controls.enabled = true;
 
 } );
}
 
function initThree(){
 initRenderer();
 initScene();
 initCamera();
 initLight();
 initObject();
 initControls();
 animation();
}
//循环
function animation(){
 requestAnimationFrame(animation);
 renderer.render(scene,camera);
 // 更新控制器
 controls.update();
 // 循环碰撞检测
 for (var i = 0; i < cube.geometry.vertices.length; i++) {
  // 顶点原始坐标
  var localVertex = cube.geometry.vertices[i].clone();
  // 顶点经过变换后的坐标
  // matrix 局部变换矩阵。 applyMatrix4 并返回新Matrix4(4x4矩阵)对象.
  var globalVertex = localVertex.applyMatrix4(cube.matrix);
  // 获得由中心指向顶点的向量
  var directionVector = globalVertex.sub(cube.position);
  // 将方向向量初始化
  var ray = new THREE.Raycaster(originPoint, directionVector.clone().normalize());
  // 检测射线与多个物体的相交情况
  var collisionResults = ray.intersectObjects(objects);
  // 如果返回结果不为空，且交点与射线起点的距离小于物体中心至顶点的距离，则发生了碰撞
  if (collisionResults.length > 0 && collisionResults[0].distance < directionVector.length()) {
   console.log('碰撞！');
  }
 }
 
}


以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。

three.js,Raycaster,碰撞检测

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2024年11月17日

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