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Unity 的 Vector3 与 Babylon.js 的 Vector3：使用上的异同

article 2025/1/12 22:23:00

在 3D 开发中，向量是不可或缺的数学工具，用于表示位置、方向、速度等物理量。Unity 和 Babylon.js 都提供了 Vector3 类来处理三维向量，但它们在实现和使用上有一些异同。本文将详细对比 Unity 的 Vector3 和 Babylon.js 的 Vector3 ，帮助你在不同的开发环境中更好地使用它们。

相同点

基本概念

表示三维空间：两者都用于表示三维空间中的向量或点，包含三个分量： x 、 y 、 z 。
物理量表示：都可以用于表示位置、方向、速度、加速度等物理量。

常用方法

向量运算：都支持基本的向量运算，如加法、减法、数乘、点乘、叉乘等。
归一化：都有方法将向量归一化为单位向量。
长度计算：都有方法计算向量的长度（ magnitude ）和平方长度（ sqrMagnitude ）。
夹角和距离计算：都有方法计算两个向量之间的夹角（ Angle ）和距离（ Distance ）。
线性插值：都有方法在两个向量之间进行线性插值（ Lerp ）。

不同点

数据类型

Unity： Vector3 是一个结构体（ struct ），属于值类型，存储在栈内存中，传递时会进行值拷贝。
Babylon.js： Vector3 是一个类（ class ），属于引用类型，存储在堆内存中，传递时传递的是引用。

这真的是一个巨大的不同，笔者之前一直用Unity开发，转到Bebyon.js之后，想当然的以为BABYLON.Vector3也是一个结构体，开发时出了很多莫名其妙的情况，这是一个必须重视的问题，在Babylon.js里面，使用BABYLON.Vector3.Lerp的时候如果效果不对，可以考虑对BABYLON.Vector3的x、y、z分别使用BABYLON.Scalar.Lerp可能就能解决问题，因为x、y、z是值传递的，往往会避免一些问题。

四则运算

Unity：Vector3 进行了 + 、- 、 * 、 /运算符的重载，你可以让两个Vector3直接像float或者int一样进行加减运算，或者让一个Vector3于一个float或者int进行乘除运算。
Babylon.js Vector3 没有对 + 、- 、 * 、 /运算符进行重载，如果你让两个Vector3相加，你会得到一个字符串，哈哈。对于四则运算，Babylon.js提供了add、addInPlace、subtract、subtractInPlace、multiply、multiplyInPlace、scale，scaleInPlace、divide、devideInPlace等一些列方法，有兴趣的可以参看Babylon的官方文档，这里只介绍了一部分。

性能特性

Unity：由于 Vector3 是值类型，每次传递或赋值时都会进行值拷贝，这在大量操作时可能会导致性能开销。
Babylon.js：由于 Vector3 是引用类型，传递和赋值时只传递引用，性能开销较小，但需要注意引用传递带来的副作用，如修改一个对象会影响所有引用该对象的地方。

静态属性

Unity：提供了一些常用的静态属性，如 zero 、 one 、 up 、 down 、 left 、 right 、 forward 、 back 等，方便快速获取特定方向的向量。
Babylon.js：没有提供这么多静态属性，但可以通过 BABYLON.Vector3 的构造函数快速创建常用向量，如 new BABYLON.Vector3(0, 0, 0) 。

方法实现

Unity：方法实现较为丰富，提供了许多便捷的方法和属性，如 magnitude 、 sqrMagnitude 、 normalized 等。
Babylon.js：方法实现也较为丰富，但某些方法的命名和实现方式可能与 Unity 有所不同。例如，Babylon.js 中的 length() 方法等价于 Unity 中的 magnitude 属性。

示例代码

Unity

using UnityEngine;

public class Vector3Example : MonoBehaviour
{
    void Start()
    {
        Vector3 v1 = new Vector3(1, 0, 0);
        Vector3 v2 = new Vector3(0, 0, 1);

        // 计算向量的长度
        float length1 = v1.magnitude;
        float length2 = v2.magnitude;

        // 计算向量的平方长度
        float sqrLength1 = v1.sqrMagnitude;
        float sqrLength2 = v2.sqrMagnitude;

        // 归一化向量
        Vector3 normalizedV1 = v1.normalized;
        Vector3 normalizedV2 = v2.normalized;

        // 计算两个向量的点积
        float dotProduct = Vector3.Dot(v1, v2);

        // 计算两个向量的叉积
        Vector3 crossProduct = Vector3.Cross(v1, v2);

        // 计算两个向量之间的夹角
        float angle = Vector3.Angle(v1, v2);

        // 计算两个点之间的距离
        float distance = Vector3.Distance(v1, v2);

        // 在两个向量之间进行线性插值
        Vector3 interpolatedVector = Vector3.Lerp(v1, v2, 0.5f);

        Debug.Log("Length1: " + length1);
        Debug.Log("Length2: " + length2);
        Debug.Log("SqrLength1: " + sqrLength1);
        Debug.Log("SqrLength2: " + sqrLength2);
        Debug.Log("Normalized V1: " + normalizedV1);
        Debug.Log("Normalized V2: " + normalizedV2);
        Debug.Log("Dot Product: " + dotProduct);
        Debug.Log("Cross Product: " + crossProduct);
        Debug.Log("Angle: " + angle);
        Debug.Log("Distance: " + distance);
        Debug.Log("Interpolated Vector: " + interpolatedVector);
    }
}

Babylon.js

// 创建场景和引擎
var canvas = document.getElementById("renderCanvas");
var engine = new BABYLON.Engine(canvas, true);
var scene = new BABYLON.Scene(engine);

// 创建向量
var v1 = new BABYLON.Vector3(1, 0, 0);
var v2 = new BABYLON.Vector3(0, 0, 1);

// 计算向量的长度
var length1 = v1.length();
var length2 = v2.length();

// 计算向量的平方长度
var sqrLength1 = v1.lengthSquared();
var sqrLength2 = v2.lengthSquared();

// 归一化向量
var normalizedV1 = v1.normalize();
var normalizedV2 = v2.normalize();

// 计算两个向量的点积
var dotProduct = BABYLON.Vector3.Dot(v1, v2);

// 计算两个向量的叉积
var crossProduct = BABYLON.Vector3.Cross(v1, v2);

// 计算两个向量之间的夹角
var angle = BABYLON.Tools.ToDegrees(BABYLON.Vector3.AngleBetween(v1, v2));

// 计算两个点之间的距离
var distance = v1.distanceTo(v2);

// 在两个向量之间进行线性插值
var interpolatedVector = BABYLON.Vector3.Lerp(v1, v2, 0.5);

console.log("Length1: " + length1);
console.log("Length2: " + length2);
console.log("SqrLength1: " + sqrLength1);
console.log("SqrLength2: " + sqrLength2);
console.log("Normalized V1: " + normalizedV1);
console.log("Normalized V2: " + normalizedV2);
console.log("Dot Product: " + dotProduct);
console.log("Cross Product: " + crossProduct);
console.log("Angle: " + angle);
console.log("Distance: " + distance);
console.log("Interpolated Vector: " + interpolatedVector);

// 开始渲染循环
engine.runRenderLoop(function () {
    scene.render();
});

// 处理窗口大小变化
window.addEventListener("resize", function () {
    engine.resize();
});