Three.js--》探寻Cannon.js构建震撼的3D物理交互体验（二）

我们用three.js可以绘制出各种酷炫的画面，但是当我们想要一个更加真实的物理效果的话，这个时候我们就需要一个物理的库，接下来我们就讲解一下今天要学习的canon，它可以给我们提供一个更加真实的物理效果，像物体的张力、摩擦力、拉伸、反弹等等各种真实的物理效果。该库都能够有一个非常好的模拟。

PS：目前博主在一家互联网公司工作，该公司的编码风格是vue+tsx，所以接下来的项目以该编码风格进行举例，详细了解参考我之前的文章：地址。

碰撞与碰撞事件

休眠与休眠事件

物体形状组合

物体施加作用力

碰撞与碰撞事件

在上一篇文章我们讲解到了碰撞的一些基本概念：地址，接下来我们开始学习如何监听和获取碰撞的事件和信息，如下：

得到的结果如下所示：

我们可以点击监听信息e查看一下，有如下重要的信息：

我们点击contact进入到里面，可以找到一个函数来查看当前物体碰撞的碰撞速度：

接下来通过函数来对当前物体的碰撞速度度进行一个监听：

// 监听立方体
boxBody.addEventListener("collide", (e) => {
    console.log("碰撞了", e)
    let impactStrength = e.contact.getImpactVelocityAlongNormal()
    console.log("当前的碰撞速度：", impactStrength)
})

可以看到，随着时间的流逝，碰撞的高度逐渐减小，物体相互之间的碰撞速度也在逐渐减少：

休眠与休眠事件

物体的休眠指的是当物体在物理世界中没有发生运动时，会进入休眠状态以减少计算负担。当物体处于休眠状态时，物理引擎会暂停对该物体的碰撞检测和运动模拟，从而节省计算资源。只有在物体被外力唤醒（如碰撞或施加力）时，物体才会从休眠状态中唤醒，重新参与物理模拟。休眠状态有助于提高物理引擎的性能并减少不必要的计算开销。

我们在开始的时候允许物理世界的物体可以进入休眠状态：

然后我们可以设置立方体可以进入休眠状态，以及进入休眠状态的一些条件：

如下可以看到我们已经实现了立方体休眠的效果：

当然如果想监听休眠事件的话可以通过如下的方式进行：

在最后的那一刻物体进入到了休眠的状态：

物体形状组合

接下来我们通过设置物体的位置，让物体之间相互组合在一起，如下：

// 创建由两个球加一个圆柱体组成的胶囊体
const capsuleBody = new CANNON.Body({
    mass: 1,
    position: new CANNON.Vec3(0, 5, 0),
    material: boxMaterialCon,
})
// 创建一个球的几何体
const sphereShape = new CANNON.Sphere(0.5)
// 创建一个圆柱体几何体
const cylinderShape = new CANNON.Cylinder(0.5, 0.5, 1.5, 20)
// 将球体和圆柱体添加到body中
capsuleBody.addShape(sphereShape, new CANNON.Vec3(0, 0.75, 0))
capsuleBody.addShape(cylinderShape, new CANNON.Vec3(0, 0, 0))
capsuleBody.addShape(sphereShape, new CANNON.Vec3(0, -0.75, 0))
// 将body添加到物理世界中
world.addBody(capsuleBody)
phyMeshes.push(capsuleBody)

// 创建胶囊体网格
const capsuleGeometry =new THREE.CylinderGeometry(0.5, 0.5, 1.5, 20);
const capsuleMaterial=new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x00ff00 })
const capsuleMesh = new THREE.Mesh(capsuleGeometry, capsuleMaterial);
capsuleMesh.position.copy(capsuleBody.position);
capsuleMesh.quaternion.copy(capsuleBody.quaternion);
scene.add(capsuleMesh);
meshes.push(capsuleMesh);
//创建一个球体
const sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(0.5, 20, 20);
const sphereMaterial=new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x0000ff })
const sphereMesh =new THREE.Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);
sphereMesh.position.set(0, 0.75, 0);
capsuleMesh.add(sphereMesh);
const sphereMesh2 = new THREE.Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);
sphereMesh2.position.set(0, -0.75, 0);
capsuleMesh.add(sphereMesh2);

得到的代码效果如下所示：

接下来我们给胶囊添加一个水平的速度，然后减少弹性系数增加摩擦系数，看看胶囊会不会倒下

得到的效果如下所示：

具体操作代码如下：

import { defineComponent } from "vue";
import * as THREE from 'three'
import { OrbitControls }  from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls.js'
import * as CANNON from 'cannon-es'
import './index.scss'

export default defineComponent({
    setup() {
        // 初始化物理世界
        const world = new CANNON.World()
        // 初始化物理世界的重力
        world.gravity.set(0, -9.82, 0)
        // 设置物理世界允许休眠
        world.allowSleep = true
        
        // 初始化3D世界
        const scene = new THREE.Scene()
        // 初始化相机
        const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000)
        camera.position.z = 8
        camera.position.y = 5
        camera.position.x = 2
        // 初始化渲染器
        const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true })
        renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight)
        document.body.appendChild(renderer.domElement)
        // 初始化控制器
        const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement)
        controls.enableDamping = true

        // 创建网格数组
        let phyMeshes: any[] = [] // 物理世界
        let meshes: any[] = [] // 渲染世界

        // 设置立方体的材质
        const boxMaterialCon = new CANNON.Material("boxMaterial")
        boxMaterialCon.friction = 0.2
        boxMaterialCon.restitution = 0.1 // 设置弹性

        // 创建由两个球加一个圆柱体组成的胶囊体
        const capsuleBody = new CANNON.Body({
            mass: 1,
            position: new CANNON.Vec3(0, 5, 0),
            material: boxMaterialCon,
        })
        // 创建一个球的几何体
        const sphereShape = new CANNON.Sphere(0.5)
        // 创建一个圆柱体几何体
        const cylinderShape = new CANNON.Cylinder(0.5, 0.5, 1.5, 20)
        // 将球体和圆柱体添加到body中
        capsuleBody.addShape(sphereShape, new CANNON.Vec3(0, 0.75, 0))
        capsuleBody.addShape(cylinderShape, new CANNON.Vec3(0, 0, 0))
        capsuleBody.addShape(sphereShape, new CANNON.Vec3(0, -0.75, 0))
        // 将body添加到物理世界中
        world.addBody(capsuleBody)
        phyMeshes.push(capsuleBody)

        // 创建胶囊体网格
        const capsuleGeometry =new THREE.CylinderGeometry(0.5, 0.5, 1.5, 20);
        const capsuleMaterial=new THREE.MeshBasicMaterial({color: 0x00ff00 })
        const capsuleMesh = new THREE.Mesh(capsuleGeometry, capsuleMaterial);
        capsuleMesh.position.copy(capsuleBody.position);
        capsuleMesh.quaternion.copy(capsuleBody.quaternion);
        scene.add(capsuleMesh);
        meshes.push(capsuleMesh);

        // 给胶囊一个水平的速度
        capsuleBody.velocity.set(2, 0, 0)
        //创建一个球体
        const sphereGeometry = new THREE.SphereGeometry(0.5, 20, 20);
        const sphereMaterial=new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x0000ff })
        const sphereMesh =new THREE.Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);
        sphereMesh.position.set(0, 0.75, 0);
        capsuleMesh.add(sphereMesh);
        const sphereMesh2 = new THREE.Mesh(sphereGeometry, sphereMaterial);
        sphereMesh2.position.set(0, -0.75, 0);
        capsuleMesh.add(sphereMesh2);

        // 创建一个物理世界的平面
        // const planeShape = new CANNON.Plane()
        const planeShape = new CANNON.Box(new CANNON.Vec3(5, 0.1, 5))
        // 创建一个刚体
        const planeBody = new CANNON.Body({
            // mass: 0, // 设置质量为0，不受碰撞的影响
            shape: planeShape,
            position: new CANNON.Vec3(0, 0.1, 0),
            type: CANNON.Body.STATIC, // 设置物体为静态，不受碰撞的影响
            material: boxMaterialCon,
        })
        // 将刚体添加到物理世界当中
        world.addBody(planeBody)
        // 物理世界创建的东西不显示，所以我们要再通过three.js再创建一个平面
        // const planeGeometry = new THREE.PlaneGeometry(10, 10) // 因为渲染的东西不是无限衍生，这里给10x10
        const planeGeometry = new THREE.BoxGeometry(10, 0.2, 10)
        // 创建一个平面材质
        const planeMaterial = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0xffff00 })
        // 创建一个平面网格
        const planeMesh = new THREE.Mesh(planeGeometry, planeMaterial)
        // 旋转平面90度让其平铺
        // planeMesh.rotation.x = 0.1
        // 将网格添加到3D场景当中
        scene.add(planeMesh)
        
        // 渲染
        let clock = new THREE.Clock()
        const animate = () => {
            // 获取了两次渲染之间的时间差，通常用于控制动画和物理模拟。
            let delta = clock.getDelta()
            world.step(delta)
            // 使用时间差来推进物理世界的模拟
            for(let i = 0; i < phyMeshes.length; i++) {
                meshes[i].position.copy(phyMeshes[i].position)
                meshes[i].quaternion.copy(phyMeshes[i].quaternion)
            }
            controls.update()
            renderer.render(scene, camera)
            requestAnimationFrame(animate)
        }
        animate()

        return () => {
            <div></div>
        }
    }
})

物体施加作用力

在cannon中我们也可以给物体施加一些作用力，体验网站：地址，这里面动态的给我们显示了给物体施加作用力的效果：

接下来我们通过代码进行一个简单的实现，创建一个物理球：

然后我们设置一个点击事件，当发生点击之后，球会沿着水平方向移动，并且会发生旋转：

// 监听点击事件
window.addEventListener("click", () => {
    sphereBody.applyForce(new CANNON.Vec3(10, 0, 0), new CANNON.Vec3(0, 0.5, 0),)
})

效果如下，我不断的点击鼠标，小球就往前移动：

当然还有如下的操作方式，这里就不再一一赘述了，感兴趣的可以自行尝试：