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2.3 正交投影照相机

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小牛编辑
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2023-12-01

正交投影照相机(Orthographic Camera)设置起来较为直观,它的构造函数是:

THREE.OrthographicCamera(left, right, top, bottom, near, far)

这六个参数分别代表正交投影照相机拍摄到的空间的六个面的位置,这六个面围成一个长方体,我们称其为视景体(Frustum)。只有在视景体内部(下图中的灰色部分)的物体才可能显示在屏幕上,而视景体外的物体会在显示之前被裁减掉。

为了保持照相机的横竖比例,需要保证(right - left)(top - bottom)的比例与Canvas宽度与高度的比例一致。

nearfar都是指到照相机位置在深度平面的位置,而照相机不应该拍摄到其后方的物体,因此这两个值应该均为正值。为了保证场景中的物体不会因为太近或太远而被照相机忽略,一般near的值设置得较小,far的值设置得较大,具体值视场景中物体的位置等决定。

实例说明


下面,我们通过一个具体的例子来解释正交投影照相机的设置。

例2.3.1

基本设置

设置照相机:

var camera = new THREE.OrthographicCamera(-2, 2, 1.5, -1.5, 1, 10);
camera.position.set(0, 0, 5);
scene.add(camera);

在原点处创建一个边长为1的正方体,为了和透视效果做对比,这里我们使用wireframe而不是实心的材质,以便看到正方体后方的边:

var cube = new THREE.Mesh(new THREE.CubeGeometry(1, 1, 1),
        new THREE.MeshBasicMaterial({
            color: 0xff0000,
            wireframe: true
        })
);
scene.add(cube);

得到的效果是:

我们看到正交投影的结果是一个正方形,后面的边与前面完全重合了,这也就是正交投影与透视投影的区别所在。

长宽比例

这里,我们的Canvas宽度是400px,高度是300px,照相机水平方向距离4,垂直方向距离3,因此长宽比例保持不变。为了试验长宽比例变化时的效果,我们将照相机水平方向的距离减小为2

var camera = new THREE.OrthographicCamera(-1, 1, 1.5, -1.5, 1, 10);

得到的结果是水平方向被拉长了:

照相机位置

接下来,我们来看看照相机位置对渲染结果的影响。在之前的例子中,我们将照相机设置在(0, 0, 5)位置,而由于照相机默认是面向z轴负方向放置的,所以能看到在原点处的正方体。现在,如果我们将照相机向右移动1个单位:

var camera = new THREE.OrthographicCamera(-2, 2, 1.5, -1.5, 1, 10);
camera.position.set(1, 0, 5);

得到的效果是物体看上去向左移动了:

仔细想一下的话,这也不难理解。就好比你人往右站了,看起来物体就相对往左移动了。

那么,正交投影照相机在设置时,是否需要保证leftright是相反数呢?如果不是,那么会产生什么效果呢?下面,我们将原本的参数(-2, 2, 1.5, -1.5, 1, 10)改为(-1, 3, 1.5, -1.5, 1, 10),即,将视景体设置得更靠右:

var camera = new THREE.OrthographicCamera(-1, 3, 1.5, -1.5, 1, 10);
camera.position.set(0, 0, 5);

得到的结果是:

细心的读者已经发现,这与之前向右移动照相机得到的效果是等价的。

换个角度看世界

到现在为止,我们使用照相机都是沿z轴负方向观察的,因此看到的都是一个正方形。现在,我们想尝试一下仰望这个正方体。我们已经学会设置照相机的位置,不妨将其设置在(4, -3, 5)处:

camera.position.set(4, -3, 5);

但是现在照相机沿z轴负方向观察的,因此观察不到正方体,只看到一片黑。我们可以通过lookAt函数指定它看着原点方向:

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

这样我们就能过仰望正方体啦:

不过一定要注意,lookAt函数接受的是一个THREE.Vector3的实例,因此千万别写成camera.lookAt(0, 0, 0),否则非但不能得到理想的效果,而且不会报错,使你很难找到问题所在。

现在,恭喜你学会设置正交照相机了!虽然它看起来较为简单,但是加入动画、交互等因素后,可以为你的应用程序增色不少的!