Three.js 引入Cannon.js

开启掘金成长之旅！这是我参与「掘金日新计划 · 12 月更文挑战」的第16天，点击查看活动详情

在开始之前，我们还是要解释下什么是 Cannon.js 以及它的作用。

Cannon.js 是一个 3D 物理引擎，通过为物体赋予真实的物理属性的方式来计算运动、旋转和碰撞检测。Cannon.js 相较于其他常见的物理引擎来说，比较轻量级而且完全通过 JavaScript 来实现。Cannon.js 的官方文档地址为 https://schteppe.github.io/cannon.js/ ，从官方介绍中也可以看到很多有趣的例子，如下所示：

本篇，我们就尝试用 Three.js + Cannon.js 做一个简单的示例。

首先我们通过 Three.js 创建一个球及一个平面，前面已经介绍过很多关于 Three.js 如何使用，这里就不多做介绍了，大体的代码及效果如下

const sphere = new THREE.Mesh(
    new THREE.SphereGeometry(1, 20, 20),
    new THREE.MeshStandardMaterial()
);
scene.add(sphere);

const floor = new THREE.Mesh(
    new THREE.PlaneGeometry(20, 20),
    new THREE.MeshStandardMaterial()
);
floor.position.y = -5;
floor.rotation.x = -Math.PI / 2;
scene.add(floor);

在开始正式使用物理引擎之前，我们需要先弄清一些概念，Three.js 是渲染引擎，Cannon.js 是物理引擎。渲染引擎负责画 UI，而物理引擎负责运动。

我们通过物理引擎打造一个和当前 UI 一样的世界，然后让引擎运动起来，然后将运动物体的坐标实时反映到渲染引擎中，这样使得物理引擎和渲染引擎协同工作。

所以第一步，利用 Cannon.js 打造和当前 UI 一样的物理世界

import * as CANNON from "cannon-es";

// 创建物理世界
const world = new CANNON.World();
world.gravity.set(0, -9.8, 0);

// 创建物理小球形状
const sphereShape = new CANNON.Sphere(1);
// 设置物体材质
const sphereWorldMaterial = new CANNON.Material();
// 创建物理世界的物体
const sphereBody = new CANNON.Body({
    shape: sphereShape,
    // 位置
    position: new CANNON.Vec3(0, 0, 0),
    // 小球质量
    mass: 1,
    // 物体材质
    material: sphereWorldMaterial,
});

// 将物体添加至物理世界
world.addBody(sphereBody);

// 创建地面
const floorShape = new CANNON.Plane();
const floorBody = new CANNON.Body();
// 当质量为0时，使得物体保持不动
floorBody.mass = 0;
floorBody.addShape(floorShape);
// 位置
floorBody.position.set(0, -5, 0);
// 旋转
floorBody.quaternion.setFromAxisAngle(new CANNON.Vec3(1, 0, 0), -Math.PI / 2);
world.addBody(floorBody);

如此便打造了一个和 UI 一样的物理世界，代码很简单，相信通过注释就能明白做了什么事情。

下面就是让物理引擎“动起来”，并将物体的坐标同步赋值给渲染引擎中的物体。

从文档中可以看到，step 就是我们想要的方法，利用 step 更新物理引擎世界的物体，随后将 sphereBody 的 position 赋值给 Three.js 中的 sphere。

const clock = new THREE.Clock();

function render() {
    // 更新物理引擎世界的物体
    world.step(1 / 60, clock.getDelta());

    sphere.position.copy(sphereBody.position);

    controls.update();
    renderer.render(scene, camera);
    // 渲染下一帧的时候就会调用 render 函数
    requestAnimationFrame(render);
}

render();

如此便实现了 Three.js 和 Cannon.js 的联动，最终效果如下图所示：