normalize() 的作用（以及 Three.js raycasting 为何需要它）

Source: Dev.to

normalize() 的作用

normalize() 会让向量的长度恰好为 1 单位，同时保持其方向不变。

const rayDirection = new THREE.Vector3(10, 0, 0); // 长度 = 10
rayDirection.normalize();                         // → (1, 0, 0)

在数学上，归一化是把向量除以它的长度：

[ \text{normalized} = \frac{v}{|v|} ]

const v = new THREE.Vector3(10, 0, 0);
console.log(v.length()); // 10

v.normalize();

console.log(v.length()); // 1

方向保持不变，只有大小（模）改变。

为什么 Three.js 的射线投射需要归一化的方向

距离计算假设单位长度

当射线击中某物体时，Three.js 会计算交点在射线上的距离。这些距离值只有在方向向量长度为 1 时才有意义。如果方向向量的长度是 10，内部计算会把所有东西错误地放大，距离将不再对应世界单位。

交点公式假设单位向量

许多射线‑几何交点公式（以及 Three.js 文档）都要求方向向量是单位向量。省略归一化会导致未定义行为，即使有时看起来还能工作。

正确使用 normalize() 的方式

常见的射线投射设置

const rayOrigin    = new THREE.Vector3(-3, 0, 0);
const rayDirection = new THREE.Vector3(10, 0, 0);

rayDirection.normalize();               // 确保长度为 1

const raycaster = new THREE.Raycaster(rayOrigin, rayDirection);

• Origin（起点）: 位于 x = -3
• Direction（方向）: 沿 X 轴向右指向，已归一化

调用：

raycaster.intersectObjects(scene.children);

将返回正确且一致的交点距离。

保留原始向量（如有需要）

const original  = new THREE.Vector3(10, 0, 0);
const direction = original.clone().normalize(); // original 保持不变

控制射线的范围

不要通过缩放方向向量来限制范围。应当设置 raycaster 的 near 和 far 属性：

raycaster.near = 0;
raycaster.far  = 100; // 限制到 100 个世界单位

保持方向向量已归一化，让 raycaster 处理距离限制。

形象类比

把方向向量想象成指南针的指针。

• 归一化前：一支 10 米长的箭。
• 归一化后：一支 1 米长、指向相同方向的箭。

Three.js 的射线投射期望使用 1 米长的版本，这样所有距离计算才能保持简洁且可预测。