Three.js 高效的射线投射和空间查询

作者:初识Threejs

原文:mp.weixin.qq.com/s/j1R59CRhU...

three-mesh-bvh 是一个由 gkjohnson 开发的开源库,专为 three.js 设计,旨在通过 BVH 结构优化射线投射和空间查询的性能。它的核心目标是提升复杂几何体的处理效率,使前端开发者能够构建更复杂的 3D 场景,同时保持流畅的交互体验。该库的文档展示了一个令人印象深刻的例子:对一个包含 80,000 个多边形的模型进行 500 次射线投射,仍能保持 60fps 的帧率。

在现代 Web 开发中,3D 图形的应用正迅速扩展,从交互式产品展示到沉浸式虚拟现实体验,three.js 作为一款强大的 JavaScript 库,为前端工程师提供了创建浏览器 3D 场景的便捷工具。然而,随着场景复杂度的增加,尤其是高多边形模型的引入,射线投射(raycasting)等核心操作的性能瓶颈日益凸显。射线投射用于物体选择、碰撞检测和光照计算等功能,是 3D 应用的基础。针对这一问题,three-mesh-bvh 库通过引入 Bounding Volume Hierarchy (BVH) 技术,为 three.js 提供了高效的射线投射和空间查询解决方案。

BVH 是一种树状数据结构,通过将 3D 场景中的几何体(如三角形)递归划分为层次化的包围盒(bounding volumes)来加速空间查询。在射线投射中,BVH 的作用是快速排除与射线不相交的几何体部分,从而减少需要进行的详细三角形交互测试。例如,在一个包含数万三角形的模型中,BVH 可以先检查射线是否与较大的包围盒相交,只有在相交的情况下才进一步测试内部的三角形。这种方法显著降低了计算量,尤其在复杂场景中效果显著。对于前端工程师来说,BVH 的概念不仅有助于理解 3D 渲染的优化原理,还能启发在其他性能敏感场景中应用类似的空间划分技术。

案例

源码

github.com/gkjohnson/t...

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gkjohnson.github.io/three-mesh-...

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