环带 · 原理与代码
圆环(甜甜圈)可以看成一个半径为 r 的小圆,绕着距离 R 的轴转一圈扫出来的曲面。
运行逻辑
访问 `/threejs/torus` 时,DemoHost 按 registry 的 `mod: 'kit-three'` 懒加载 `demos/kits/kit-three.js`,调用 `mount(host, { variant: 'torus' })`。 mount 把 variant 解析为家族 `torus`,`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); deg — 弧度 → 角度文本; triCount — 统计几何体三角形数量; 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.TorusGeometry — 圆环面几何体; THREE.Mesh — 网格物体(几何体 + 材质); THREE.MeshStandardMaterial — PBR 标准材质
本 demo 代码
frontend/src/demos/kits/kit-three.js: FAM.torus (L56-L80)
代码解释
L57-57: 控件定义(颜色/速度/大小/数量/额外参数):颜色、缩放、管半径 r、粗糙度。 L58-58: 预设按钮:名称 → 参数覆盖值(6 个:细管、粗管、快、慢、金属、玻璃感)。 L59-59: 3D 取景半径。 L60-68: 信息面板内容:实时读数行 rows(v)、公式、说明、参数、步骤。 L69-79: 初始化函数:建立状态并返回每帧回调:创建 three.js 对象 `TorusGeometry`, `Mesh`, `MeshStandardMaterial`;数学计算用到 `Math.sin`;返回读数 `th`, `Rr`, `r`, `A`, `V`, `tris` 给信息面板。
原理
x = (R + r·cos v)·cos u,y = (R + r·cos v)·sin u,z = r·sin v S = 4π²Rr,V = 2π²Rr² 圆环(甜甜圈)可以看成一个半径为 r 的小圆,绕着距离 R 的轴转一圈扫出来的曲面。参数 u 控制绕大圈的位置,v 控制绕小圆的位置。 它的表面积和体积公式非常整齐:等于“小圆周长/面积 × 大圆周长”(帕普斯定理)。 金属度 和 粗糙度 是 PBR 材质的两个关键参数:粗糙度低时高光又小又亮。