02 - Cannon 引擎基础碰撞讲解

02 - Cannon 引擎基础碰撞讲解

本节目标

• 理解 Cannon.js 中的碰撞原理
• 学习如何让两个刚体发生碰撞
• 配置质量、形状、位置使碰撞真实生效
• 用 Vue3 示例观察碰撞过程

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什么是碰撞？

在 Cannon.js 中，碰撞（Collision） 是指两个或多个刚体接触后发生的物理响应。要实现碰撞：

• 两个物体都必须有 shape
• 至少一个物体必须有质量（mass > 0）
• 物体必须靠近、发生交错

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碰撞最小实现逻辑

我们用一个最基本的例子说明：

• 一个球从上往下掉
• 底下是一个静止的平面（地板）
• 当球体接触地板后停止

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示例：球落地碰撞+掉落

<template>
  <canvas ref="canvasRef"></canvas>
</template>
<script setup>
import { onMounted, ref } from 'vue'
import * as THREE from 'three'
import * as CANNON from 'cannon-es'
import { OrbitControls } from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls'

const canvasRef = ref()

onMounted(() => {
  // 初始化场景
  const scene = new THREE.Scene()
  const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000)
  camera.position.set(0, 5, 15)

  const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ canvas: canvasRef.value })
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight)

  // 添加轨道控制器
  const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement)
  controls.enableDamping = true

  // 添加球体 Mesh
  const ballGeo = new THREE.SphereGeometry(1)
  const ballMat = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0xff5555 })
  const ballMesh = new THREE.Mesh(ballGeo, ballMat)
  scene.add(ballMesh)

  // 添加地面 Mesh
  const groundGeo = new THREE.BoxGeometry(10, 1, 10)
  const groundMat = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0x88cc88 })
  const groundMesh = new THREE.Mesh(groundGeo, groundMat)
  groundMesh.position.set(0, -0.5, 0)
  scene.add(groundMesh)

  // 添加灯光
  const light = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 1)
  light.position.set(10, 20, 10)
  scene.add(light)

  // 初始化物理世界
  const world = new CANNON.World()
  world.gravity.set(0, -9.82, 0)

  // 创建球体刚体
  const ballBody = new CANNON.Body({
    mass: 1, // 会受到重力影响
    shape: new CANNON.Sphere(1),
    position: new CANNON.Vec3(0, 5, 0)
  })
  world.addBody(ballBody)

  // 创建地面刚体（静止）
  const groundBody = new CANNON.Body({
    type: CANNON.Body.STATIC, // 不会动
    shape: new CANNON.Box(new CANNON.Vec3(5, 0.5, 5)),
    position: new CANNON.Vec3(0, -0.5, 0)
  })
  world.addBody(groundBody)

  // 动画循环
  const clock = new THREE.Clock()
  const timeStep = 1 / 60
  function animate() {
    requestAnimationFrame(animate)

    const delta = clock.getDelta()
    world.step(timeStep, delta)

    // 同步位置
    ballMesh.position.copy(ballBody.position)
    ballMesh.quaternion.copy(ballBody.quaternion)

    controls.update()
    renderer.render(scene, camera)
  }
  animate()
})
</script>

<script setup>
import { onMounted, ref } from 'vue'
import * as THREE from 'three'
import * as CANNON from 'cannon-es'
import { OrbitControls } from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls'

const canvasRef = ref()

onMounted(() => {
  // 初始化场景
  const scene = new THREE.Scene()
  const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000)
  camera.position.set(0, 5, 15)

  const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ canvas: canvasRef.value })
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight)

  // 添加轨道控制器
  const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement)
  controls.enableDamping = true

  // 添加球体 Mesh
  const ballGeo = new THREE.SphereGeometry(1)
  const ballMat = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0xff5555 })
  const ballMesh = new THREE.Mesh(ballGeo, ballMat)
  scene.add(ballMesh)

  // 添加倾斜地面 Mesh（略微倾斜）
  const groundGeo = new THREE.BoxGeometry(10, 1, 10)
  const groundMat = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0x88cc88 })
  const groundMesh = new THREE.Mesh(groundGeo, groundMat)
  groundMesh.position.set(0, -0.5, 0)
  groundMesh.rotation.z = 0.1 // 倾斜 0.1 弧度
  scene.add(groundMesh)

  // 添加灯光
  const light = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 1)
  light.position.set(10, 20, 10)
  scene.add(light)

  // 初始化物理世界
  const world = new CANNON.World()
  world.gravity.set(0, -9.82, 0)

  // 创建球体刚体
  const ballBody = new CANNON.Body({
    mass: 1,
    shape: new CANNON.Sphere(1),
    position: new CANNON.Vec3(0, 5, 0)
  })
  world.addBody(ballBody)

  // 创建倾斜地面刚体
  const groundBody = new CANNON.Body({
    type: CANNON.Body.STATIC,
    shape: new CANNON.Box(new CANNON.Vec3(5, 0.5, 5)),
    position: new CANNON.Vec3(0, -0.5, 0)
  })
  groundBody.quaternion.setFromEuler(0, 0, 0.1) // Z 轴倾斜 0.1 弧度
  world.addBody(groundBody)

  // 动画循环
  const clock = new THREE.Clock()
  const timeStep = 1 / 60
  function animate() {
    requestAnimationFrame(animate)
    const delta = clock.getDelta()
    world.step(timeStep, delta)

    ballMesh.position.copy(ballBody.position)
    ballMesh.quaternion.copy(ballBody.quaternion)

    groundMesh.quaternion.copy(groundBody.quaternion)

    controls.update()
    renderer.render(scene, camera)
  }
  animate()
})
</script>

<template>
  <canvas ref="canvasRef"></canvas>
</template>

核心知识点说明

1. mass 决定是否受重力影响

• mass = 0（或 type: STATIC） 表示不受重力、不会移动
• mass > 0 表示刚体受力、能运动

2. shape 决定碰撞体积

• 用 CANNON.Sphere(radius) 创建球体
• 用 CANNON.Box(new Vec3(x,y,z)) 创建立方体（地面）

3. position 设置初始位置

• 球体在上方 y=5
• 地面在 y = -0.5，高度为1（底面居中）

4. step() 每帧推进物理计算

• world.step() 计算物理
• 然后把位置同步回 Three.js 的 Mesh 上

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如何确认碰撞发生了？

在这个例子中，我们还没有使用事件监听，但你可以通过观察：

• 球体从空中落下
• 触碰地面后停止下落

下一节将介绍如何监听碰撞事件，获取更详细的碰撞信息。

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小结

• 碰撞需要物体有 shape，并至少一个有质量
• STATIC 类型物体常用于地面、墙体等不可动物体
• 每帧调用 step() 推进物理，并同步位置
• 碰撞响应是 Cannon.js 的核心机制之一

下一节：监听碰撞事件与获取碰撞信息