three.js利用射線Raycaster進(jìn)行碰撞檢測(cè)

更新時(shí)間：2020年03月12日 10:53:57 作者：kfyzjd2008

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了three.js利用射線Raycaster進(jìn)行碰撞檢測(cè)，文中示例代碼介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

本文實(shí)例為大家分享了利用射線Raycaster進(jìn)行碰撞檢測(cè)的具體代碼，供大家參考，具體內(nèi)容如下

學(xué)習(xí)碰撞檢測(cè)之前，我們先了解一下Raycaster類

Raycaster 應(yīng)該翻譯為“光線投射”，顧名思義，就是投射出去的一束光線。

Raycaster的構(gòu)造函數(shù)如下

Raycaster( origin, direction, near, far ) {
origin — 射線的起點(diǎn)向量。
direction — 射線的方向向量，應(yīng)該歸一化。
near — 所有返回的結(jié)果應(yīng)該比 near 遠(yuǎn)。Near不能為負(fù)，默認(rèn)值為0。
far — 所有返回的結(jié)果應(yīng)該比 far 近。Far 不能小于 near，默認(rèn)值為無(wú)窮大。

使用Raycaster進(jìn)行碰撞檢測(cè)

用Raycaster來(lái)檢測(cè)碰撞的原理很簡(jiǎn)單，我們需要以物體的中心為起點(diǎn)，向各個(gè)頂點(diǎn)（vertices）發(fā)出射線，然后檢查射線是否與其它的物體相交。如果出現(xiàn)了相交的情況，檢查最近的一個(gè)交點(diǎn)與射線起點(diǎn)間的距離，如果這個(gè)距離比射線起點(diǎn)至物體頂點(diǎn)間的距離要小，則說(shuō)明發(fā)生了碰撞。

這個(gè)方法有一個(gè) 缺點(diǎn) ，當(dāng)物體的中心在另一個(gè)物體內(nèi)部時(shí)，是不能夠檢測(cè)到碰撞的。而且當(dāng)兩個(gè)物體能夠互相穿過(guò)，且有較大部分重合時(shí)，檢測(cè)效果也不理想。

還有需要注意的一點(diǎn)是：在Three.js中創(chuàng)建物體時(shí)，它的頂點(diǎn)（veritces）數(shù)目是與它的分段數(shù)目相關(guān)的，分段越多，頂點(diǎn)數(shù)目越多。為了檢測(cè)過(guò)程中的準(zhǔn)確度考慮，需要適當(dāng)增加物體的分段。

檢測(cè)光線是否與物體相交使用的是 intersectObject 或 intersectObjects 方法:

.intersectObject ( object, recursive )
 
//object — 檢測(cè)該物體是否與射線相交。
//recursive — 如果設(shè)置，則會(huì)檢測(cè)物體所有的子代。

相交的結(jié)果會(huì)以一個(gè)數(shù)組的形式返回，其中的元素依照距離排序，越近的排在越前.

這樣通過(guò)對(duì)數(shù)組中的元素進(jìn)行處理，就能得出想要的結(jié)果。

intersectObjects 與 intersectObject 類似，除了傳入的參數(shù)是一個(gè)數(shù)組之外，并無(wú)大的差別。

/**
 * 功能：檢測(cè) movingCube 是否與數(shù)組 collideMeshList 中的元素發(fā)生了碰撞
 * 
 */
var originPoint = movingCube.position.clone();
 
for (var vertexIndex = 0; vertexIndex < movingCube.geometry.vertices.length; vertexIndex++) {
 // 頂點(diǎn)原始坐標(biāo)
 var localVertex = movingCube.geometry.vertices[vertexIndex].clone();
 // 頂點(diǎn)經(jīng)過(guò)變換后的坐標(biāo)
 var globalVertex = localVertex.applyMatrix4(movingCube.matrix);
 // 獲得由中心指向頂點(diǎn)的向量
 var directionVector = globalVertex.sub(movingCube.position);
 
 // 將方向向量初始化
 var ray = new THREE.Raycaster(originPoint, directionVector.clone().normalize());
 // 檢測(cè)射線與多個(gè)物體的相交情況
 var collisionResults = ray.intersectObjects(collideMeshList);
 // 如果返回結(jié)果不為空，且交點(diǎn)與射線起點(diǎn)的距離小于物體中心至頂點(diǎn)的距離，則發(fā)生了碰撞
 if (collisionResults.length > 0 && collisionResults[0].distance < directionVector.length()) {
  crash = true; // crash 是一個(gè)標(biāo)記變量
 }
}

在Three.js中是使用矩陣來(lái)記錄3D轉(zhuǎn)換的，每一個(gè)Object3D的實(shí)例都有一個(gè)矩陣，存儲(chǔ)了位置position，旋轉(zhuǎn)rotation和伸縮scale。

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

這一句代碼將物體的本地坐標(biāo)乘以變換矩陣，得到了這個(gè)物體在世界坐標(biāo)系中的值，處理之后的值才是我們所需要的。

下面是一個(gè)測(cè)試的完整實(shí)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="../js/three.js"></script>
 
 <script src="../js/controls/DragControls.js"></script>
 <script src="../js/controls/TrackballControls.js"></script>
 
 <script src="../js/stats.min.js"></script>
 <script src="Main.js"></script>
 <title>Document</title>
</head>
<body οnlοad="initThree();">
 <div id="canvas-frame"></div>
 
</body>
</html>

Main.js

var scene,camera,controls,renderer,cube,originPoint;
var WIDTH,HEIGHT;
var objects = [];
//創(chuàng)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);
 
}
//創(chuàng)建場(chǎng)景
function initScene(){
 scene = new THREE.Scene();
 scene.background = new THREE.Color( 0xf0f0f0 );
}
//創(chuàng)建相機(jī)
function initCamera(){
 camera = new THREE.PerspectiveCamera(50,WIDTH/HEIGHT,1,10000);
 camera.position.set(0,0,1000);
 camera.lookAt(0,0,0);
}
//創(chuàng)建光源
function initLight(){
 // 方向光
 var directionalLight = new THREE.DirectionalLight( 0xffffff, 0.5 );
 scene.add( directionalLight );
 // 環(huán)境光
 scene.add( new THREE.AmbientLight( 0x505050 ) );
}
//創(chuàng)建對(duì)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 } ) );
  //隨機(jī)位置
  object.position.x = Math.random() * 1000 - 500;
  object.position.y = Math.random() * 600 - 300;
  object.position.z = Math.random() * 800 - 400;
  //隨機(jī)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;
  //隨機(jī)大小
  object.scale.x = Math.random() * 2 + 1;
  object.scale.y = Math.random() * 2 + 1;
  object.scale.z = Math.random() * 2 + 1;
  //開啟陰影
  object.castShadow = true;
  object.receiveShadow = true;
 
  scene.add( object );
  // 放入數(shù)組
  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
  * 返回一個(gè)新的Vector3，其具有和當(dāng)前這個(gè)向量相同的x、y和z。
  */
 originPoint = cube.position.clone();
 
}
//創(chuàng)建控制器
function initControls(){
 // TrackballControls 軌跡球控件，最常用的控件，可以使用鼠標(biāo)輕松的移動(dòng)、平移，縮放場(chǎng)景。
 controls = new THREE.TrackballControls( camera );
 controls.rotateSpeed = 1.0;// 旋轉(zhuǎn)速度
 controls.zoomSpeed = 1.2;// 縮放速度
 controls.panSpeed = 0.8;// 平controls
 controls.noZoom = false;
 controls.noPan = false;
 controls.staticMoving = true;// 靜止移動(dòng)，為 true 則沒有慣性
 controls.dynamicDampingFactor = 0.3;// 阻尼系數(shù) 越小 則滑動(dòng)越大
 // DragControls 初始化拖拽控件
 var dragControls = new THREE.DragControls( objects, camera, renderer.domElement );
 // 開始拖拽
 dragControls.addEventListener( 'dragstart', function () {
 
  controls.enabled = false;
 
 } );
 // 拖拽結(jié)束
 dragControls.addEventListener( 'dragend', function () {
 
  controls.enabled = true;
 
 } );
}
 
function initThree(){
 initRenderer();
 initScene();
 initCamera();
 initLight();
 initObject();
 initControls();
 animation();
}
//循環(huán)
function animation(){
 requestAnimationFrame(animation);
 renderer.render(scene,camera);
 // 更新控制器
 controls.update();
 // 循環(huán)碰撞檢測(cè)
 for (var i = 0; i < cube.geometry.vertices.length; i++) {
  // 頂點(diǎn)原始坐標(biāo)
  var localVertex = cube.geometry.vertices[i].clone();
  // 頂點(diǎn)經(jīng)過(guò)變換后的坐標(biāo)
  // matrix 局部變換矩陣。 applyMatrix4 并返回新Matrix4(4x4矩陣)對(duì)象.
  var globalVertex = localVertex.applyMatrix4(cube.matrix);
  // 獲得由中心指向頂點(diǎn)的向量
  var directionVector = globalVertex.sub(cube.position);
  // 將方向向量初始化
  var ray = new THREE.Raycaster(originPoint, directionVector.clone().normalize());
  // 檢測(cè)射線與多個(gè)物體的相交情況
  var collisionResults = ray.intersectObjects(objects);
  // 如果返回結(jié)果不為空，且交點(diǎn)與射線起點(diǎn)的距離小于物體中心至頂點(diǎn)的距離，則發(fā)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?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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