Three.js 的 Object3D

class Object3D

在 Three.js 中，Object3D 是一个非常重要的类，它是所有三维对象的基类。任何三维物体（如几何体、灯光、相机等）都继承自 Object3D。了解并掌握 Object3D 的使用，是深入学习 Three.js 的关键步骤。

本文将详细介绍 Object3D 的使用，涵盖其所有的属性和方法，并结合其他组件的使用提供详细的示例代码，帮助你全面掌握 Object3D。

1. 什么是 Object3D

Object3D 是 Three.js 中所有对象的基类。它提供了一系列通用的属性和方法，适用于所有三维物体。Object3D 本身并不会直接用于渲染，而是为其它可渲染对象提供基础功能。

2. Object3D 的核心属性

2.1 position

position 是一个 Vector3 对象，表示物体在世界坐标系中的位置。

const cube = new THREE.Mesh(geometry, material);
cube.position.set(1, 2, 3);
scene.add(cube);

2.2 rotation

rotation 是一个 Euler 对象，表示物体的旋转。可以通过设置 x, y, z 来旋转物体。

cube.rotation.x = Math.PI / 4;
cube.rotation.y = Math.PI / 4;

2.3 scale

scale 控制物体的缩放。可以通过 scale.set(x, y, z) 设置不同方向的缩放比例。

cube.scale.set(2, 2, 2); // 使物体在所有轴上放大两倍

2.4 matrix 和 matrixWorld

matrix 是物体的局部变换矩阵，而 matrixWorld 是物体在世界坐标中的变换矩阵。通常不需要手动修改它们，除非你需要对矩阵进行精细控制。

3. Object3D 的方法

3.1 add()

add() 方法用于将一个子物体添加到当前物体中。

const group = new THREE.Group();
const mesh1 = new THREE.Mesh(geometry, material);
const mesh2 = new THREE.Mesh(geometry, material);

group.add(mesh1, mesh2);
scene.add(group);

3.2 remove()

remove() 方法用于从父对象中移除一个子对象。

group.remove(mesh1);

3.3 lookAt()

lookAt() 方法用于使物体面向某个点。

cube.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));

3.4 clone()

clone() 方法用于克隆一个物体。

const cloneCube = cube.clone();
scene.add(cloneCube);

3.5 traverse()

traverse() 方法用于遍历当前物体及其所有子物体。

group.traverse(function (child) {
  if (child instanceof THREE.Mesh) {
    child.material.color.set(0xff0000); // 将所有子物体的颜色设置为红色
  }
});

4. 实例：创建一个旋转的立方体群

接下来我们将结合 Object3D 的属性和方法，创建一个旋转的立方体群，并且展示如何管理这些三维物体。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Three.js Object3D Example</title>
  <style>
    body { margin: 0; }
    canvas { display: block; }
  </style>
</head>
<body>
  <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/three@0.152.2/build/three.min.js"></script>
  <script>
    // 场景
    const scene = new THREE.Scene();
  
    // 相机
    const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
    camera.position.z = 5;
  
    // 渲染器
    const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
    renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
    document.body.appendChild(renderer.domElement);
  
    // 创建一个立方体群
    const group = new THREE.Group();
  
    const geometry = new THREE.BoxGeometry();
    const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00, wireframe: true });
  
    for (let i = 0; i < 10; i++) {
      const cube = new THREE.Mesh(geometry, material);
      cube.position.set(Math.random() * 4 - 2, Math.random() * 4 - 2, Math.random() * 4 - 2);
      group.add(cube);
    }
  
    scene.add(group);
  
    // 动画循环
    function animate() {
      requestAnimationFrame(animate);
    
      // 旋转整个立方体群
      group.rotation.x += 0.01;
      group.rotation.y += 0.01;
    
      renderer.render(scene, camera);
    }
  
    animate();
  </script>
</body>
</html>

在这个例子中，我们创建了一个 Group，并往其中添加了 10 个随机位置的立方体。然后通过 rotation 属性旋转整个群组。

5. 与其他 Three.js 组件结合使用

Object3D 通常和 Mesh、Group 等对象一起使用。Mesh 代表可渲染的几何体，而 Group 则用于将多个物体组合在一起，使它们可以作为一个整体进行操作。

const group = new THREE.Group();
const sphere = new THREE.Mesh(new THREE.SphereGeometry(), new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0xffff00 }));
const cube = new THREE.Mesh(new THREE.BoxGeometry(), new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0xff0000 }));

group.add(sphere, cube);
scene.add(group);

在这个例子中，我们将一个球体和一个立方体组合在一起，然后通过 group 对象来控制它们的整体行为。

6. Object3D 的进阶使用

6.1 matrixAutoUpdate

如果你希望自己手动控制物体的矩阵更新，可以将 matrixAutoUpdate 设置为 false。

cube.matrixAutoUpdate = false;
cube.position.set(1, 1, 1);
cube.updateMatrix(); // 手动更新矩阵

6.2 parent 和 children

Object3D 可以包含其他子物体。通过 parent 属性可以访问父对象，通过 children 属性可以访问所有的子对象。

console.log(cube.parent); // 打印 cube 的父对象
console.log(group.children); // 打印 group 的所有子对象

7. 总结

Object3D 是 Three.js 的核心，它为所有三维物体提供了基础的功能。通过 Object3D 的位置、旋转、缩放等属性，以及 add()、remove()、lookAt() 等方法，你可以自由地操控三维场景中的物体。同时，结合 Mesh 和 Group，你可以创建更加复杂和动态的三维场景。

掌握 Object3D 是学习 Three.js 的重要一步，它为你打下了扎实的三维编程基础。在后续的学习中，你可以进一步结合光照、材质、纹理等组件，构建更加精细的三维世界。

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