点云环 · 原理与代码
土星环由无数冰块组成,每块都像小卫星一样绕土星公转。
运行逻辑
访问 `/threejs/ringcloud` 时,DemoHost 按 registry 的 `mod: 'kit-three'` 懒加载 `demos/kits/kit-three.js`,调用 `mount(host, { variant: 'ringcloud' })`。 mount 把 variant 解析为家族 `ringcloud`,`withControls` 生成控件面板(6 个预设 + 参数滑块)。 `createThreeStage` 创建 WebGLRenderer、Scene、PerspectiveCamera 与 OrbitControls,并接上信息面板。 家族的 `build(S)` 初始化本 demo 的状态并返回每帧回调。 每个 `requestAnimationFrame`:读取控件值,按速度缩放模拟时钟(dt 上限 50 ms),执行帧回调绘制;返回的读数写入信息面板。 改变参数:颜色/速度/大小等即时生效,需要重建的参数触发重新挂载;离开页面时取消 rAF、移除监听并释放资源。
运行环境
Canvas 2D: 2D 画布绘图; WebGL (three.js): three.js 通过 WebGLRenderer 使用 WebGL; requestAnimationFrame: 与屏幕刷新同步的动画循环; ResizeObserver: 画布随容器尺寸自适应; Pointer Events: 鼠标/触摸/触控笔统一事件; devicePixelRatio: HiDPI 清晰渲染(上限 2×) · react 18.3.1, react-router-dom 6.30.6, vite 5.4.21, three 0.170.0
引入的组件与依赖
three 0.170.0, three/addons/controls/OrbitControls.js 0.170.0, react 18.3.1
引入的组件函数
withControls — 把演示包进统一控制面板(预设按钮、参数滑块、重置),参数变化时热更新或重挂载; paramsFromSpec — 把 spec(颜色/速度/大小/数量/额外参数)转换成控制面板参数定义; createThreeStage — 共享 Three.js 舞台:WebGLRenderer、场景、透视相机、OrbitControls、自适应取景与渲染循环; addLights — 添加环境光 + 主光 + 补光; THREE — three.js 命名空间; fmt — 数字格式化(固定小数位); F — 公式块 HTML; S.get — 读取当前控件参数; S.onFrame — 注册每帧回调,返回值进入信息面板读数; THREE.BufferGeometry — 自定义顶点几何体; THREE.BufferAttribute — 顶点属性数组(位置/颜色); THREE.PointsMaterial — 点材质; THREE.Points — 点云; THREE.Mesh — 网格物体(几何体 + 材质); THREE.SphereGeometry — 球体几何体; THREE.MeshStandardMaterial — PBR 标准材质
本 demo 代码
frontend/src/demos/kits/kit-three.js: FAM.ringcloud (L256-L286)
代码解释
L257-257: 控件定义(颜色/速度/大小/数量/额外参数):颜色、公转速度、点大小、点数(×100)、环厚度。 L258-258: 预设按钮:名称 → 参数覆盖值(6 个:密、疏、厚环、薄环、快、慢)。 L259-259: 3D 取景半径。 L260-268: 信息面板内容:实时读数行 rows(v)、公式、说明、参数、步骤。 L269-285: 初始化函数:建立状态并返回每帧回调:创建 three.js 对象 `BufferGeometry`, `BufferAttribute`, `PointsMaterial`, `Points`, `Mesh`, `SphereGeometry` …;数学计算用到 `Math.max`, `Math.min`, `Math.round`, `Math.random`, `Math.cos`, `Math.sin`;返回读数 `n`, `wIn`, `wOut`, `ratio`, `th`, `ps` 给信息面板。
原理
ω(r) = ω₀ · r^(−3/2)(开普勒第三定律) 内外比 = (1.6/0.9)^1.5 ≈ 2.37 土星环由无数冰块组成,每块都像小卫星一样绕土星公转。离得越近转得越快(ω ∝ r^−1.5),所以环的内圈总在“超车”外圈,这叫 差速旋转 。 程序每帧给每个点按自己的半径加上不同的角度,原本均匀的点会慢慢被拉出螺旋纹理。