Three.js （WebGL）透视视角和正交视角：从转化到切换的完全指南

在现代Web开发中，Three.js已经成为最受欢迎的3D图形库之一。它基于WebGL技术，为我们提供了在Web浏览器中创建交互式3D场景的便捷方法。而在Three.js中，透视视角和正交视角是两种常用的观察相机类型，它们能够帮助我们充分展现3D场景的深度和逼真感。本文将带您深入了解透视视角和正交视角的概念、使用方法以及如何在它们之间进行切换的代码。

透视视角概述

透视视角是模拟人眼观察物体时的视角，它能够呈现出更真实的景深效果。透视相机通过将远离相机的物体缩小，使其距离相机越远，看起来越小。当我们在Three.js中使用透视相机时，我们需要定义其视角范围、宽高比以及近裁剪面和远裁剪面的距离。

实例化一个透视相机的代码如下所示：

```javascript

var camera = new THREE.PerspectiveCamera(fov, aspectRatio, near, far);

```

- `fov`表示视角范围，通常设置为一个较小的值，以模拟人眼的视角。

- `aspectRatio`是相机的宽高比，即视口宽度除以高度。

- `near`和`far`表示相机的近裁剪面和远裁剪面，只有在这个范围内的物体才会被渲染。

设置相机位置的代码如下所示：

```javascript

camera.position.set(x, y, z);

```

- `x`、`y`和`z`分别代表相机在x、y和z轴上的位置坐标。

正交视角概述

与透视视角不同，正交视角没有景深效果，物体的大小和远近距离都是保持一致的。正交相机适用于需要精确测量和可预测比例的场景，比如CAD制图和工程模拟。

实例化一个正交相机的代码如下所示：

```javascript

var camera = new THREE.OrthographicCamera(left, right, top, bottom, near, far);

```

- `left`、`right`、`top`和`bottom`定义了相机视锥体的边界。以相机位置为原点，这些值控制了视锥体的大小。

- `near`和`far`同样代表相机的近裁剪面和远裁剪面。

设置相机位置的代码和透视相机一样。

透视视角到正交视角的转换

有时候，我们可能需要在场景中进行透视视角到正交视角的切换。比如在展示3D建模或设计时，我们可能需要切换到正交视角以获取更精确的尺寸信息。

下面是一个简单的代码示例，展示了如何从透视相机切换到正交相机：

```javascript

// 创建一个正交相机，与透视相机具有相同的参数

var orthoCamera = new THREE.OrthographicCamera(

camera.left, camera.right,

camera.top, camera.bottom,

camera.near, camera.far

);

// 设置正交相机的位置和方向与透视相机一致

orthoCamera.position.copy(camera.position);

orthoCamera.rotation.copy(camera.rotation);

orthoCamera.up.copy(camera.up);

orthoCamera.scale.copy(camera.scale);

// 将当前摄像机切换为正交相机

camera = orthoCamera;

```

正交视角到透视视角的转换

同样地，我们也可以将正交视角切换回透视视角。下面的代码演示了如何从正交相机切换到透视相机：

```javascript

// 创建一个透视相机，与正交相机具有相同的参数

var perspectiveCamera = new THREE.PerspectiveCamera(

camera.fov, camera.aspect,

camera.near, camera.far

);

// 设置透视相机的位置和方向与正交相机一致

perspectiveCamera.position.copy(camera.position);

perspectiveCamera.rotation.copy(camera.rotation);

perspectiveCamera.up.copy(camera.up);

perspectiveCamera.scale.copy(camera.scale);

// 将当前摄像机切换为透视相机

camera = perspectiveCamera;

```

通过上述代码示例，我们可以在不切换相机位置和方向的情况下，将透视相机和正交相机相互转换。这对于在交互式场景中灵活切换视角非常有用。

总结

透视视角和正交视角是Three.js中常用的观察相机类型。透视视角具有真实的景深效果，适用于需要模拟人眼观察的场景；而正交视角则适用于需要精确测量和可预测比例的场景。通过透视相机到正交相机的切换，我们可以在需要时灵活地调整视角，提供更好的用户体验。

希望通过本文的介绍，您对Three.js中透视视角和正交视角的概念有了更深入的了解，并掌握了代码实现切换的方法。在以后的项目中，您可以根据具体需求选择适合的相机类型，为用户呈现出更出色的3D场景效果。