1、了解两种基本的相机,透视相机和正投影相机
2、学习设置相机的不同参数,使场景显示不同的角度
3、为中级教程相机学习的深入打下基础
在第一课里,我向您承诺过会对相机进行一些介绍,那么今天就是我履行诺言的时刻了。嘿,这一刻,有点激动,想到相机,大学时,一直想买一个单反,但是要1万多。工作后,当一个月的工资就能买一个单反时,内心充满了骄傲和自豪。所以,各位大大们,技术还是有用的,至少技术可以用来挣钱。
家有万贯,不如一技在手,加油。
对WebGL感兴趣,还不知道如何入门的大大们,看看本教程吧,我有信心看完本教程,特别是看完本教程的中级和高级篇,你应该对3D世界有一个自己的理解了。使用你做的绚丽的demo去找一份不错的工作,就应该没有问题。
那我们今天的主题是三维空间的观察。
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。
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。我们看看著名的蒙娜丽莎的微笑就是典型的透视作品:
观察上图,对,没错是凤姐,主要不是叫您看它,是看它后面的树木,它是不是越来越小呢?对,这就是透视。
在工程建筑领域,正投影的例子很多,例如下面就是一个正投影的例子:
其特点是,远近高低比例都相同。
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。
介绍参数之前,先假定一个相机中心点,相机中心点可以想成是镜头的中心点。为了让大家能更容易的明白,我还是上一幅图吧,虽然这样会多花我一点时间。
图中红点就是我们假设的相机中心点。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:
先来明确这个图里涉及的概念。很多作者都认为这些概念很简单,不需要讲解,但是其实正是这些简单的东西,让很多初学者不明白。所以我一直想把这些简单的内容给讲清楚,以至于大家不在这个上面花费过多的时间,毕竟多的时间可以去挣钱,可以去陪女朋友,去做超级奶爸。
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。
好了,看看下面一个简单的例子:
var camera = new THREE.PerspectiveCamera( 45, width / height, 1, 1000 );
scene.add( camera );
这个例子,很明了,就不在解释了,如有不明白,那请积极问我QQ吧。
接下来,结合上面讲的两种相机,我们来看一个实例。这个实例首先使用正投影相机,然后在使用透视相机。先看看正投影相机的效果:
从图中可以看出,它基本上各个方向大小都相同,没有透视的效果。 我们来看看这一段代码,你可以从4-1.html下载本实例。
<!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:
这是视角为45度的情况,也就是眼睛睁开45度的情况。人类的正常视角是120度左右,但是要集中注意力看清楚东西,那么眼睛的视角在30-40度比较好。
这里我们分别展示视角设置为80度,100度,120度,160度和179度时,看到场景的情况:
80度视角效果图如下:
100度视角效果图如下:
120度视角效果图如下:
160度视角效果图如下:
179度视角效果图如下:
ok,我们已经将主要的视角大小给搞定了。反复对照上面的图,你会发现,视角越大,中间的物体越小,这是因为,视角越大,看到的场景越大,那么中间的物体相对于整个场景来说,就越小了。
你还可以试一试睁大您的眼睛,努力挣得最大,你发现周围的物体看不清了,这就是眼大不清的原理,你无法集中注意力,而且你视图看到你前面的所有物体,你的焦距无法固定,所以场景非常模糊。
虽然你也许感觉不了非常明显,你前面的某一件物体确实缩小了,但在计算机固定大小的屏幕上,显示更多更大的场景,毫无疑问,每一件物体显示是缩小了。
当到达179度的时候,three.js真的傻了,他已经完全不明白你要看什么了,他已经将你要看的场景设为无穷大了,所以每一件物体相对于无穷大来说,基本在屏幕中无法显示了。
ok,讲到这里,这基本是整个网络中讲得最清楚的关于摄像机的教程了。谢谢。刚看投票赞扬我一下吧。
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最近问微软的Babylon.js的同学比较多,Babylon.js的相机相比Three.js更灵活。 有兴趣的同学,可以看一下Babylon.js的相机
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请问老师,透视投影相机也是形成一个视景体,并且进行裁剪么?谢谢
嗯,是的。将不在视景体中的物体裁剪掉,这样才能减少显卡的计算量。
讲的非常非常好。
是吗,哪里,哪里。
真的讲的很好很好,很清楚
因为我们知道大家哪些地方不懂啊。哈哈,另外,还有不清楚的同学,可以看补充视频哦。
不明白position、up、lookat三个向量代表的意思,请看补充视频哦。10分钟即可明白。明白之后,可以购买我们的高级课程继续深入学习哦。
设置了3个参数,而api有6个参数,这个参数分别代表的是哪几个参数呢?
——前3个,可以不写的参数一定是后面几个,设置了缺省值的参数。
radiusTop: 柱体顶部半径
radiusBottom:柱体底部半径
height:柱体高度
radiusSegments:圆周分段,数字越高柱体越圆滑
heightSegments:高度分段,与上类似
openEnded:是否显示顶盖和底板
theraStart, thetaLength:不明白,一种随时间的变化什么的
老师:下面这些属性是什么意思,好像没解释啊
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
});
看一下补充视频的课程
越看越有意思
劳动被大家认可,非常开心
笔者是兰州人吧!看到了张掖路的万龙
去过张掖地质公园,:)。你眼力真好。
cool
cool,cool,cool。老师重要的话,帮你说三遍。
老师您好,新版本的库和旧版本的库改了哪一块?为什么引用旧版本的库就可以,新版本的就不行。
很多同学会问新版本和旧版本的问题,但是这个问题并不能回答。原因是,我们无法阻止api的变化,api变化也是为了给大家提供更好更容易使用的api。一直以来,设计兼容性好的接口,都是开发者很头疼的问题。所以,你问我变化,我不可能把每个版本上百的变化都列举给你。即使列出90到91的100个变化,但是70到91的100个变化,谁来列呢。所以,我们的课程一直以来是交大家原理,如果学习了本课程,大家还不会自己看源码,了解api,举一反三,那么真的没有掌握真本事哦。
老师您好,非常感谢老师能提供这么好的文档,在文档中发现一个错别字,最上面,家有万贯不如一技在手下面那段话中 应该是“找到一份不错的好工作”,您写成“一份不做的好工作了”,虽然无伤大雅,但是感觉改了就会更加完美了。
感谢你的热心,错误已改。
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
});
这个部分的camera.position是指相机放置的位置
camera.up是指相机已哪个方向为上方 根据右手坐标原理 可进行旋转模拟
camera.lookAt 是指相机看向哪个点
新版本的three.js的camera.lookAt的参数设置方式有些变化,需要把之前的那种参数设置形式改变成为camera.lookAt(x,y,z)。
好通俗好易懂~~感谢~~
一个人说本套课程易懂,是拖,问题是很多人都是课程易懂,那么是真的易懂了。有没有学了很久WebGL还没成为高手的同学,有,来这里看一下课程吧。
老师您好,您注释的 这一段是做什么的呢?
camera = new THREE.OrthographicCamera( window.innerWidth / - 2, window.innerWidth / 2, window.innerHeight / 2, window.innerHeight / - 2, 10, 1000 );
这就是大名鼎鼎的正投影相机的定义代码,代码中现在使用的透视相机哦!
正投影的时候改变fov的值图像没有变化啊
正投影的时候是没办法改变fov的对么
少了一句话理解的并不太顺利,正交相机所在的位置就像是一个坐标(x,y)的原点,所以,左侧为负值,下面的也为负值。开始我也没理解为啥会有负值。。。现在理解了
老师你好,请问一下补充视频为什么访问不到呢?404..
在vip课程中可以看到。感谢成为vip会员。hewebgl.com/paytip
老师您好,新版的threeJs是不是不再支持cylinder圆柱体的绘制了?
支持的,就是函数变了而已,原理没有变。
你还可以试一试睁大您的眼睛,努力挣得最大,你发现周围的物体看不清了,这就是眼大不清的原理,你无法集中注意力,而且你视图看到你前面的所有物体,你的焦距无法固定,所以场景非常模糊。
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这段话是有问题,fov越大,相机拍摄的东西越多,但是屏幕大小是固定的,因此呈现出来的图像会变小。
补充视频打不开,只有我一个人遇到这个问题吗?
免费视频已经移到网易云课堂,欢迎观看。https://study.163.com/course/courseMain.htm?courseId=1005166007&share=2&shareId=400000000417018
老师你好,我想问一下可以实现用户对立体几何的任意切割吗?这个要学到哪个程度?
可以的,这是计算机图形学的几何运算,你还需要学习更多的知识。加油。
<head><title>挺棒!</title></head>
<body><p>看到蒙拉丽莎图的时候,下意识的回到主页看了一下四位老师的照片,发现都很帅,就放心了!</p></body>
教程很好,但是讲解的时候能不能不要带入个人感情,教程就是教程,不是来听你个人感慨
我反而很喜欢老师的个人感情体现在文字里,教学不应该是枯燥无味的,无形之中可以让学者有带入感。
原来“睁大你的眼睛看清楚”是错误的!
还可以做超级辣妈!
刚注册账号。受教了, 3d技术近些年这么火, 不得不来学习。附带问一句:您是把女人都看透了?