（二）Three光线检测-实现摄像机向鼠标点击位置滑动动画

时间：2022-10-28 15:04:53

摘要：使用three.js中的光线检测 Raycaster() ，实现一下效果：

  • 通过点击处的坐标，修改摄像机位置，实现摄像机由远及近的过渡动态效果（由远景到近景）

1、鼠标点击—摄像机过渡动画

1.1 THREE.Raycaster对象

官网：Raycaster – three.js docs (threejs.org)

因为使用鼠标对模型点击获取，那么，再three中可以使用Raycaster()光线检测来实现。再three官网上对Raycaster的解释为“此类旨在协助进行光线投射。Raycasting用于鼠标拾取（计算鼠标在3D空间中的哪些对象）等”，其原理便是

THREE.Raycaster对象从屏幕上的点击位置向场景中发射一束光线，与摄像机的位置形成一条光线，在这条光线路径上的物体，都会被检测到

1.1.1参数

Raycaster( origin : Vector3, direction : Vector3, near : Float, far : Float )
origin —— 光线投射的原点向量。
direction —— 向射线提供方向的方向向量，应当被标准化。
near —— 返回的所有结果比near远。near不能为负值，其默认值为0。
far —— 返回的所有结果都比far近。far不能小于near，其默认值为Infinity（正无穷。）

1.2 使用到的方法

1.2.1 setFromCamera()

这个方法中有两个变量，

第一个是在标准化设备坐标中鼠标的二维坐标 —— X分量与Y分量应当在-1到1之间；

第二个是场景摄像机

.setFromCamera ( coords : Vector2, camera : Camera ) : undefined
coords —— 在标准化设备坐标中鼠标的二维坐标 —— X分量与Y分量应当在-1到1之间。
camera —— 射线所来源的摄像机。

1.2.2intersectObject()

这个方法是用来检测与射线相交的物体，返回值是一个Array数组；

检测所有在射线与物体之间，包括或不包括后代的相交部分。返回结果时，相交部分将按距离进行排序，最近的位于第一个。

.intersectObject ( object : Object3D, recursive : Boolean, optionalTarget : Array ) : Array
object —— 检查与射线相交的物体。
recursive —— 若为true，则同时也会检查所有的后代。否则将只会检查对象本身。默认值为true。
optionalTarget — （可选）设置结果的目标数组。如果不设置这个值，则一个新的Array会被实例化；如果设置了这个值，则在每次调用之前必须清空这个数组（例如：array.length = 0;）。

返回的数组如下所示：

（二）Three光线检测-实现摄像机向鼠标点击位置滑动动画

参数解释：

distance —— 射线投射原点和相交部分之间的距离。
point —— 相交部分的点（世界坐标）
face —— 相交的面
faceIndex —— 相交的面的索引
object —— 相交的物体
uv —— 相交部分的点的UV坐标。
uv2 —— Second set of U,V coordinates at point of intersection
instanceId – The index number of the instance where the ray intersects the InstancedMesh

当计算这条射线是否和物体相交的时候，Raycaster将传入的对象委托给raycast方法。 这将可以让mesh对于光线投射的响应不同于lines和pointclouds。

请注意：对于网格来说，面必须朝向射线的原点，以便其能够被检测到。 用于交互的射线穿过面的背侧时，将不会被检测到。如果需要对物体中面的两侧进行光线投射， 你需要将material中的side属性设置为THREE.DoubleSide。

1.2.3 intersectObjects()

这个方法和上面的方法相差不多，本方法是用来检测一组物体；

检测所有在射线与这些物体之间，包括或不包括后代的相交部分。返回结果时，相交部分将按距离进行排序，最近的位于第一个），相交部分和.intersectObject所返回的格式是相同的。

.intersectObjects ( objects : Array, recursive : Boolean, optionalTarget : Array ) : Array
objects —— 检测和射线相交的一组物体。
recursive —— 若为true，则同时也会检测所有物体的后代。否则将只会检测对象本身的相交部分。默认值为true。
optionalTarget —— （可选）设置结果的目标数组。如果不设置这个值，则一个新的Array会被实例化；如果设置了这个值，则在每次调用之前必须清空这个数组（例如：array.length = 0;）。

1.3 gsap中的TweenMax动画

中文网址：TweenMax中文手册_TweenMax中文网

使用TweenMax动画，控制摄像机的变换速度，达到想要的平和效果；

TweenLite.fromTo('div', 5, {opacity:1}, {opacity:0});
//动画目标：div
//起始状态：opacity:1
//终点状态：opacity:0
//补间：5秒完成状态改变

1.4主要代码

1.4.1设置光线检测

//光线检测，获取点击物体的坐标值
  rayClick() {
    const raycaster = new THREE.Raycaster();
    const mouse = new THREE.Vector2();
    const camera = this.camera;
    const scene = this.scene;

    //对页面进行鼠标点击事件绑定
    window.addEventListener("mouseup", mouseup);

    //添加点击方法
    function mouseup(e) {
      // 将鼠标位置归一化为设备坐标。x 和 y 方向的取值范围是 (-1 to +1)
      mouse.x = (e.clientX / window.innerWidth) * 2 - 1;
      mouse.y = -(e.clientY / window.innerHeight) * 2 + 1;

      // 通过摄像机和鼠标位置更新射线
      //这里的摄像机要将外部定义的摄像机通过新的变量接受到，再次赋值使用，同下方的scene
      //因为鼠标点击事件的this指的是windows，不是这个场景Scene，解决办法可以在 const mouse = new THREE.Vector2();
      // 后重新赋值一下：const _this = this; 在点击函数中就可以使用_this.scene、_this.camera
      raycaster.setFromCamera(mouse, camera);

      // 计算物体和射线的焦点
      const intersects = raycaster.intersectObjects(scene.children);

      console.log(intersects);
      //选中后进行操作
      if (intersects.length) {
        var selected = intersects[0];
        //点击世界中的物体，改变摄像机位置到物体前，实现从远景到近景的切换效果
        TweenMax.to(camera.position, 2, {
            x: selected.point.x + 50,
            y: selected.point.y,
            z: selected.point.z + 100,
            ease:Expo.easeInOut,
            onComplete: function (){}
        })
        console.log("x坐标" + selected.point.x);
        console.log("y坐标" + selected.point.y);
        console.log("z坐标" + selected.point.z);
      }
    }
  }

1.5完整代码

html部分

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Three实现摄像机动画</title>
    <link rel="stylesheet" href="./assets/css/index.css">
</head>
<body>
    <canvas ></canvas>
    <script src="./js/index.js" type="module"></script>
</body>
</html>

index.js部分

import Scene from "./Scene";

const canvasEL = document.getElementById('canvasScene');

new Scene(canvasEL);

Scene.js部分

import * as THREE from "three";
//导入鼠标控制器控件
import { OrbitControls } from "three/examples/jsm/controls/OrbitControls";
//导入fbx模型加载器
import { FBXLoader } from "three/examples/jsm/loaders/FBXLoader";
//导入TweenMax动画控件
import { TweenMax } from "gsap/gsap-core";

import { Expo } from "gsap";

export default class Scene {
  canvas;
  scene;
  camera;
  render;
  controls;
  light;

  constructor(el) {
    this.canvas = el;
    this.init();
  }

  init() {
    this.setRender();
    this.setScene();
    this.setCamera();

    this.setControls();
    this.setLight();
    this.animate();
    this.setFbx();
    this.rayClick();
  }

  setScene() {
    this.scene = new THREE.Scene();
    this.scene.background = new THREE.Color(0x002222);
  }
  // 设置相机
  setCamera() {
    this.camera = new THREE.PerspectiveCamera(
      75,
      window.innerWidth / window.innerHeight,
      0.1,
      3000
    );
    this.camera.position.set(300, 200, 1000);
    this.camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
    this.camera.updateProjectionMatrix();
    this.scene.add(this.camera);
  }
  // 设置渲染器
  setRender() {
    this.render = new THREE.WebGL1Renderer({
      canvas: this.canvas,
      //设置抗锯齿
      antialias: true,
    });
    //设置渲染编码
    this.render.outputEncoding = THREE.sRGBEncoding;
    //设置渲染宽高
    this.render.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);

    //监听页面大小变化，修改器的宽高、摄像机的比例
    window.addEventListener("resize", () => {
      this.camera.aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
      this.camera.updateProjectionMatrix();
      this.render.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
    });
  }
  //设置控制器
  setControls() {
    this.controls = new OrbitControls(this.camera, this.render.domElement);
  }
  //设置灯光
  setLight() {
    this.light = new THREE.SpotLight();
    this.light.position.set(100, 500, 300);
    this.scene.add(this.light);
  }
  //设置渲染函数
  animate = () => {
    this.render.render(this.scene, this.camera);
    window.requestAnimationFrame(this.animate);
  };
  //添加fbx模型
  setFbx() {
    const fbxLoader = new FBXLoader();
    fbxLoader.load("./model/house.fbx", (house) => {
      const scale = 0.05;
      house.scale.set(scale, scale, scale);
      this.scene.add(house);
      house.position.set(0, 0, 0);
    });
  }

  //光线检测，获取点击物体的坐标值
  rayClick() {
    const raycaster = new THREE.Raycaster();
    const mouse = new THREE.Vector2();
    const camera = this.camera;
    const scene = this.scene;

    //对页面进行鼠标点击事件绑定
    window.addEventListener("mouseup", mouseup);

    //添加点击方法
    function mouseup(e) {
      // 将鼠标位置归一化为设备坐标。x 和 y 方向的取值范围是 (-1 to +1)
      mouse.x = (e.clientX / window.innerWidth) * 2 - 1;
      mouse.y = -(e.clientY / window.innerHeight) * 2 + 1;

      // 通过摄像机和鼠标位置更新射线
      //这里的摄像机要将外部定义的摄像机通过新的变量接受到，再次赋值使用，同下方的scene
      raycaster.setFromCamera(mouse, camera);

      // 计算物体和射线的焦点
      const intersects = raycaster.intersectObjects(scene.children);

      console.log(intersects);
      //选中后进行操作
      if (intersects.length) {
        var selected = intersects[0];
        
        //点击世界中的物体，改变摄像机位置到物体前，实现从远景到近景的切换效果
        TweenMax.to(camera.position, 2, {
            x: selected.point.x + 50,
            y: selected.point.y,
            z: selected.point.z + 100,
            ease:Expo.easeInOut,
            onComplete: function (){}
        })
        console.log("x坐标" + selected.point.x);
        console.log("y坐标" + selected.point.y);
        console.log("z坐标" + selected.point.z);
      }
    }
  }
}

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