three.js利用射线Raycaster进行碰撞检测

时间：2021-05-26

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="../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 = [];//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。

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