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透视投影相机

Threejs如果想把三维场景Scene渲染到web网页上，还需要定义一个虚拟相机Camera，就像你生活中想获得一张照片，需要一台用来拍照的相机。

虚拟透视相机`PerspectiveCamera`

Threejs提供了正投影相机OrthographicCamera (opens new window)和透视投影相机PerspectiveCamera (opens new window)。先看比较常用的透视投影相机PerspectiveCamera。

NOTE

透视投影相机PerspectiveCamera本质上就是在模拟人眼观察这个世界的规律。

// 实例化一个透视投影相机对象
const camera = new THREE.PerspectiveCamera();

相机位置 `.position`

生活中用相机拍照，位置不同，结果也不同，three.js 中的虚拟相机也是如此

相机对象Camera具有位置属性.position，通过位置属性.position可以设置相机的位置。

// 相机在three.js三维坐标系中的位置
// 根据需要设置相机位置的具体值
camera.position.set(200,200,200);

相机观察目标`.lookAt()`

你用相机拍照你需要控制相机的拍照目标，具体说相机镜头对准哪个物体或说哪个坐标。对于threejs相机而言，就是设置.lookAt()方法的参数，指定一个3D坐标。

javascript

//相机观察目标指向Threejs 3D空间中某个位置
camera.lookAt(0, 0, 0); //坐标原点
camera.lookAt(0, 10, 0);  //y轴上位置10
camera.lookAt(mesh.position);//指向mesh对应的位置

判断相机相对三位场景中长方体位置

你可以把三维场景中长方体mesh想象为一个房间，然后根据相机位置和长方体位置尺寸对比，判断两者相对位置。你可以发现设置相机坐标(200, 200, 200)，位于长方体外面一处位置。

javascript

// 长方体尺寸100, 100, 100
const geometry = new THREE.BoxGeometry( 100, 100, 100 );
const mesh = new THREE.Mesh(geometry,material);
// 网格模型位置xyz坐标：0,10,0
mesh.position.set(0,10,0);
// 相机位置xyz坐标：200, 200, 200
camera.position.set(200, 200, 200);

定义相机渲染输出的画布尺寸

你生活中相机拍照的照片是有大小的，对于threejs而言一样，需要定义相机在网页上输出的Canvas画布(照片)尺寸，大小可以根据需要定义，这里先随机定义一个尺寸。

Canvas 画布 课程中会把three.js虚拟相机渲染三维场景在浏览器上的呈现的结果称为 Canvas 画布

javascript

// 定义相机输出画布的尺寸(单位:像素px)
const width = 800; //宽度
const height = 500; //高度

NOTE

这个尺寸要在渲染器对象中设置

一般会设置为下面这样：

javascript

renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);

透视投影相机`PerspectiveCamera`：视锥体

透视投影相机的四个参数fov, aspect, near, far构成一个四棱台3D空间，被称为视锥体，只有视锥体之内的物体，才会渲染出来，视锥体范围之外的物体不会显示在Canvas画布上。

javascript

// width和height用来设置Three.js输出的Canvas画布尺寸(像素px)
const width = 800; //宽度
const height = 500; //高度
// 30:视场角度, width / height:Canvas画布宽高比, 1:近裁截面, 3000：远裁截面
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(30, width / height, 1, 3000);

PerspectiveCamera参数介绍：

javascript

> PerspectiveCamera( fov, aspect, near, far )

参数	含义	默认值
fov	相机视锥体竖直方向视野角度	50
aspect	相机视锥体水平方向和竖直方向长度比，一般设置为Canvas画布宽高比width / height	1
near	相机视锥体近裁截面相对相机距离	0.1
far	相机视锥体远裁截面相对相机距离，far-near构成了视锥体高度方向	2000

渲染器

NOTE

生活中如果有了景物和相机，那么如果想获得一张照片，就需要你拿着相机，按一下，咔，完成拍照。对于threejs而言，如果完成“咔”这个拍照动作，就需要一个新的对象，也就是WebGL渲染器

WebGL渲染器

通过WebGL渲染器WebGLRenderer (opens new window)可以实例化一个WebGL渲染器对象。

javascript

// 创建渲染器对象
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();

设置Canvas画布尺寸

.setSize()

javascript

// 定义threejs输出画布的尺寸(单位:像素px)
const width = 800; //宽度
const height = 500; //高度
renderer.setSize(width, height); //设置three.js渲染区域的尺寸(像素px)

渲染器渲染方法

.rander()

渲染器WebGLRenderer执行渲染方法.render()就可以生成一个Canvas画布(照片)，并把三维场景Scene呈现在canvas画布上面,你可以把.render()理解为相机的拍照动作“咔”。

javascript

renderer.render(scene, camera); //执行渲染操作

渲染器Canvas画布属性

.domElement

渲染器WebGLRenderer通过属性.domElement可以获得渲染方法.render()生成的Canvas画布，.domElement本质上就是一个HTML元素：Canvas画布。

IMPORTANT

这个是将整个Canvas放到body中来使用

javascript

document.body.appendChild(renderer.domElement);

Canvas画布插入到任意HTML元素中

html

<div id="webgl" style="margin-top: 200px;margin-left: 100px;"></div>

javascript

document.getElementById('webgl').appendChild(renderer.domElement);

IMPORTANT

这个是将 Canvas 放到任意HTML元素中，需要注意的是要id匹配起来

三维坐标系

这个是为了加强对三维空间的认知

辅助观察坐标系

THREE.AxesHelper()的参数表示坐标系坐标轴线段尺寸大小，你可以根据需要改变尺寸。

// AxesHelper：辅助观察的坐标系
const axesHelper = new THREE.AxesHelper(150);
scene.add(axesHelper);

材质半透明设置

设置材质半透明,这样可以看到坐标系的坐标原点。（前提position设置为中心）

const material = new THREE.MeshBasicMaterial({
    color: 0x0000ff, //设置材质颜色
    transparent:true,//开启透明
    opacity:0.5,//设置透明度
});

`AxesHelper`的xyz轴

three.js坐标轴颜色红R、绿G、蓝B分别对应坐标系的x、y、z轴，对于three.js的3D坐标系默认y轴朝上。

设置模型在坐标系中的位置或尺寸

通过模型的位置、尺寸设置，加深3D坐标系的概念。

测试：设置长方体xyz不同方向尺寸

// 设置几何体长宽高，也就是x、y、z三个方向的尺寸
//对比三个参数分别对应xyz轴哪个方向
new THREE.BoxGeometry(100, 60, 20);

测试：改变位置

// 设置模型mesh的xyz坐标
mesh.position.set(100,0,0);

改变相机参数--预览新的渲染参数

可以尝试在源码中改变相机的参数，观察场景中的物体渲染效果是怎么变化的

相机放在 x 轴负半轴，目标观察点是坐标原点，这个相当于相机的视线是沿着x轴正方向，只能看到长方体的矩形平面。

camera.position.set(-1000, 0, 0);
camera.lookAt(0, 0, 0);

看到的结果：

// 相机视线沿着x轴负半轴，mesh位于相机后面，自然看不到
camera.position.set(-1000, 0, 0);
camera.lookAt(-2000, 0, 0);

相机far偏小，mesh位于far之外，物体不会显示在画布上。

// const camera = new THREE.PerspectiveCamera(30, width / height, 1, 3000);
// 你可以进行下面测试，改变相机参数，把mesh放在视锥体之外，看看是否显示
// 3000改为300，使mesh位于far之外，mesh不在视锥体内，被剪裁掉
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(30, width / height, 1, 300);

光源对物体表面的影响

实际生活中物体表面的明暗效果是会受到光照的影响，比如晚上不开灯，你就看不到物体，灯光比较暗，物体也比较暗。在threejs中，咱们用网格模型Mesh模拟生活中物体，所以threejs中模拟光照Light对物体表面的影响，就是模拟光照Light对网格模型Mesh表面的影响。

收光照影响的材质

threejs提供的网格材质，有的受光照影响，有的不受光照影响。

基础网格材质MeshBasicMaterial (opens new window)不会受到光照影响。

javascript

//MeshBasicMaterial不受光照影响
const material = new THREE.MeshBasicMaterial();

漫反射网格材质MeshLambertMaterial (opens new window)会受到光照影响，该材质也可以称为Lambert网格材质，音译为兰伯特网格材质。

一个立方体长方体使用MeshLambertMaterial材质，不同面和光线夹角不同，立方体不同面就会呈现出来不同的明暗效果。

javascript

//MeshLambertMaterial受光照影响
const material = new THREE.MeshLambertMaterial();

光源介绍

Three.js提供了多种模拟生活中光源的API，文档搜索关键词light就可以看到。

光源文档连接

点光源

点光源PointLight (opens new window)可以类比为一个发光点，就像生活中一个灯泡以灯泡为中心向四周发射光线。

//点光源：两个参数分别表示光源颜色和光照强度
// 参数1：0xffffff是纯白光,表示光源颜色
// 参数2：1.0,表示光照强度，可以根据需要调整
const pointLight = new THREE.PointLight(0xffffff, 1.0);

除了通过THREE.PointLight的参数2设置光照强度，你可以可以直接访问光照强度属性.intensity设置。

javascript

pointLight.intensity = 1.0;//光照强度

光源衰减

实际生活中点光源，比如比如一个灯泡，随机距离的改变，光线会衰减，越来越弱，光源衰减属性.decay默认值是2.0，如果你不希望衰减可以设置为0.0。

javascript

pointLight.decay = 0.0;//设置光源不随距离衰减

NOTE

【扩展提醒】：如果使用默认衰减2.0，不同版本可能有差异，对于部分threejs新版本，有时候你可能看不到光源效果，这时候可以把光照强度加强试试看,如果你的版本不影响，就不用加强光照强度(根据版本情况灵活对应)。

javascript

// 你可以对比不同光照强度明暗差异(传播同样距离)
pointLight.intensity = 10000.0;//光照强度
pointLight.intensity = 50000.0;//光照强度

光源位置

你把点光源想象为一个电灯泡，你在3D空间中，放的位置不同，模型的渲染效果就不一样。

注意光源位置尺寸大小：如果你希望光源照在模型的外表面，那你就需要把光源放在模型的外面。

//点光源位置
pointLight.position.set(400, 0, 0);//点光源放在x轴上

光源添加到场景

光源和网格模型Mesh对应一样是三维场景的一部分，自然需要添加到三维场景中才能起作用。

scene.add(pointLight); //点光源添加到场景中

设置好上面所有代码，你现在可以执行代码，用浏览器查看渲染效果。

改变光源位置，观察网格模型表面的明暗变化。

// x, y, z
pointLight.position.set(400, 200, 300);

相机控件(OrbitControls)

平时开发调试代码，或者展示模型的时候，可以通过相机控件OrbitControls实现旋转缩放预览效果。

OrbitControls使用

具有三种效果：

旋转：拖动鼠标左键
缩放：滚动鼠标中键
平移：拖动鼠标右键

导入方法

需要引入OrbitControls.js

javascript

// 引入轨道控制器扩展库OrbitControls.js
import { OrbitControls } from 'three/addons/controls/OrbitControls.js';

注意：如果你在原生.html文件中，使用上面引入方式import { OrbitControls } from 'three/addons/controls/OrbitControls.js';，注意通过<script type="importmap">配置。

html

<script type="importmap">
    {
		"imports": {
			"three": "../../../three.js/build/three.module.js",
      "three/addons/": "../../../three.js/examples/jsm/"
		}
	}
</script>

使用

// 设置相机控件轨道控制器OrbitControls
const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);
// 如果OrbitControls改变了相机参数，重新调用渲染器渲染三维场景
controls.addEventListener('change', function () {
    renderer.render(scene, camera); //执行渲染操作
});//监听鼠标、键盘事件

OrbitControls本质

OrbitControls本质上就是改变相机的参数，比如相机的位置属性，改变相机位置也可以改变相机拍照场景中模型的角度，实现模型的360度旋转预览效果，改变透视投影相机距离模型的距离，就可以改变相机能看到的视野范围。

controls.addEventListener('change', function () {
    // 浏览器控制台查看相机位置变化
    console.log('camera.position',camera.position);
});

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王海平

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透视投影相机 ​

虚拟透视相机PerspectiveCamera ​

相机位置 .position ​

相机观察目标.lookAt() ​

判断相机相对三位场景中长方体位置 ​

定义相机渲染输出的画布尺寸 ​

透视投影相机PerspectiveCamera：视锥体 ​

渲染器 ​

WebGL渲染器 ​

设置Canvas画布尺寸 ​

渲染器渲染方法 ​

渲染器Canvas画布属性 ​

Canvas画布插入到任意HTML元素中 ​

三维坐标系 ​

辅助观察坐标系 ​

材质半透明设置 ​

AxesHelper的xyz轴 ​

设置模型在坐标系中的位置或尺寸 ​

改变相机参数--预览新的渲染参数 ​

光源对物体表面的影响 ​

收光照影响的材质 ​

光源介绍 ​

点光源 ​

光源衰减 ​

光源位置 ​

光源添加到场景 ​

改变光源位置，观察网格模型表面的明暗变化。 ​

相机控件(OrbitControls) ​

OrbitControls使用 ​

导入方法 ​

使用 ​

OrbitControls本质 ​

贡献者 ​

文件历史 ​

透视投影相机

虚拟透视相机`PerspectiveCamera`

相机位置 `.position`

相机观察目标`.lookAt()`

判断相机相对三位场景中长方体位置

定义相机渲染输出的画布尺寸

透视投影相机`PerspectiveCamera`：视锥体

渲染器

WebGL渲染器

设置Canvas画布尺寸

渲染器渲染方法

渲染器Canvas画布属性

Canvas画布插入到任意HTML元素中

三维坐标系

辅助观察坐标系

材质半透明设置

`AxesHelper`的xyz轴

设置模型在坐标系中的位置或尺寸

改变相机参数--预览新的渲染参数

光源对物体表面的影响

收光照影响的材质

光源介绍

点光源

光源衰减

光源位置

光源添加到场景

改变光源位置，观察网格模型表面的明暗变化。

相机控件(OrbitControls)

OrbitControls使用

导入方法

使用

OrbitControls本质

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