WebGL学习第三集 – 三维空间的观察

1.认识相机

在Threejs中相机的表示是THREE.Camera，它是相机的抽象基类，其子类有两种相机，分别是正投影相机THREE.OrthographicCamera和透视投影相机THREE.PerspectiveCamera。类图如下所示：

正投影相机有时候也叫正交投影摄像机，下图显示了正交摄像机投影和透视投影之间的差别。

2.两者区别

正投影和透视投影的区别是：透视投影有一个基本点，就是远处的物体比近处的物体小。如著名的蒙娜丽莎的微笑就是典型的透视作品。

正投影相机

下面我们来介绍正投影相机，正投影的构造函数如下所示：

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

结合下面一个图，我们来看看，各个参数的意思。

下面介绍一下构造函数的参数：

1、 left参数

left：左平面距离相机中心点的垂直距离。从图中可以看出，左平面是屏幕里面的那个平面。

2、 right参数

right：右平面距离相机中心点的垂直距离。从图中可以看出，右平面是屏幕稍微外面一点的那个平面。

3、 top参数

top：顶平面距离相机中心点的垂直距离。上图中的顶平面，是长方体头朝天的平面。

4、 bottom参数

bottom：底平面距离相机中心点的垂直距离。底平面是头朝地的平面。

5、near参数

near：近平面距离相机中心点的垂直距离。近平面是左边竖着的那个平面。

6、far参数

far：远平面距离相机中心点的垂直距离。远平面是右边竖着的那个平面。

有了这些参数和相机中心点，我们这里将相机的中心点又定义为相机的位置。通过这些参数，我们就能够在三维空间中唯一的确定上图的一个长方体。这个长方体也叫做视景体。

投影变换的目的就是定义一个视景体，使得视景体外多余的部分裁剪掉，最终图像只是视景体内的有关部分。

好了，看一个简单的例子：

var camera = new THREE.OrthographicCamera( width / – 2, width / 2, height / 2, height / – 2, 1, 1000 );

scene.add( camera );

这个例子将浏览器窗口的宽度和高度作为了视景体的高度和宽度，相机正好在窗口的中心点上。这也是我们一般的设置方法，基本上为了方便，我们不会设置其他的值。

透视投影相机

透视投影是更符合我们视觉的投影，当你凝视一个女人时，就是因为远近高低各不同，女人才显得美丽，叫你看一个正投影的女人，估计连胸部都分不清，那么也没什么看头。

正因为，透视相机这么有魅力，所以在各种应用中运用非常广泛。

透视投影相机的构造函数如下所示：

PerspectiveCamera( fov, aspect, near, far )

我们来欣赏一幅图来看看这个函数的各个参数的意思：

下面介绍一下构造函数的参数：

1、视角fov：这个最难理解,我的理解是,眼睛睁开的角度,即,视角的大小,如果设置为0,相当你闭上眼睛了,所以什么也看不到,如果为180,那么可以认为你的视界很广阔,但是在180度的时候，往往物体很小，因为他在你的整个可视区域中的比例变小了。

2、近平面near：这个呢，表示你近处的裁面的距离。补充一下，也可以认为是眼睛距离近处的距离，假设为10米远，请不要设置为负值，Three.js就傻了,不知道怎么算了,

3、远平面far：这个呢，表示你远处的裁面,

4、纵横比aspect：实际窗口的纵横比，即宽度除以高度。这个值越大，说明你宽度越大，那么你可能看的是宽银幕电影了，如果这个值小于1，那么可能你看到的是如下的图中的LED屏幕了。

看看下面一个简单的例子：

var camera = new THREE.PerspectiveCamera( 45, width / height, 1, 1000 );

scene.add( camera );

举例：

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title>Three框架</title>
        <script src="js/Three.js"></script>
        <style type="text/css">
            div#canvas-frame {
                border: none;
                cursor: pointer;
                width: 100%;
                height: 600px;
                background-color: #EEEEEE;
            }

        </style>
        <script>
            var renderer;
            function initThree() {
                width = document.getElementById('canvas-frame').clientWidth;
                height = document.getElementById('canvas-frame').clientHeight;
                renderer = new THREE.WebGLRenderer({
                    antialias : true
                });
                renderer.setSize(width, height);
                document.getElementById('canvas-frame').appendChild(renderer.domElement);
                renderer.setClearColor(0xFFFFFF, 1.0);
            }

            var camera;
            function initCamera() {
                camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, width / height, 1, 10000);
                //camera = new THREE.OrthographicCamera( window.innerWidth / - 2, window.innerWidth / 2, window.innerHeight / 2, window.innerHeight / - 2, 10, 1000 );
                camera.position.x = 0;
                camera.position.y = 0;
                camera.position.z = 600;
                camera.up.x = 0;
                camera.up.y = 1;
                camera.up.z = 0;
                camera.lookAt({
                    x : 0,
                    y : 0,
                    z : 0
                });
            }

            var scene;
            function initScene() {
                scene = new THREE.Scene();
            }

            var light;
            function initLight() {
                light = new THREE.AmbientLight(0xFF0000);
                light.position.set(100, 100, 200);
                scene.add(light);
                
                light = new THREE.PointLight(0x00FF00);
                light.position.set(0, 0,300);
                scene.add(light);
            }

            var cube;
            function initObject() {
                var geometry = new THREE.CylinderGeometry( 70,100,200);
                var material = new THREE.MeshLambertMaterial( { color:0xFFFFFF} );
                var mesh = new THREE.Mesh( geometry,material);
                mesh.position = new THREE.Vector3(0,0,0);
                scene.add(mesh);
            }

            function threeStart() {
                initThree();
                initCamera();
                initScene();
                initLight();
                initObject();
                animation();

            }
            function animation()
            {
                changeFov();
                renderer.render(scene, camera);
                requestAnimationFrame(animation);
            }
            
            function setCameraFov(fov)
            {
                camera.fov = fov;
                camera.updateProjectionMatrix();
            }
            
            function changeFov()
            {
                var txtFov = document.getElementById("txtFov").value;
                var val = parseFloat(txtFov);
                setCameraFov(val);
            }
        </script>
    </head>

    <body onload="threeStart();">
        <div id="canvas-frame"></div>
        <div>
            Fov:<input type="text" value="45" id="txtFov"/>(0到180的值)
        </div>
    </body>
</html>

明白了正投影的效果，我们现在将相机变成透视投影，只要更改上面关于相机的代码，就可以了，这里我们变成如下的代码：

camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, width / height, 1, 10000);

效果如下: