three.js中正交投影矩阵：从世界到屏幕的无透视映射

three.js中的正交投影矩阵

引言

three.js中的一大挑战是理解如何将三维世界投射到二维屏幕上。正交投影矩阵是一种强大的工具，可以实现这一转换，从而产生独特的无透视效果。本文将深入探讨正交投影矩阵，了解其工作原理、设置和在three.js中的应用。

正交投影如何运作

正交投影矩阵通过相机世界将现实世界投射到裁剪空间中。裁剪空间是一个立方体，其尺寸由相机视锥体的大小决定。正交投影将该立方体中的物体映射到屏幕视口上，而透视投影则遵循近大远小的原则。

正交投影矩阵的设置

three.js中正交投影矩阵的设置很简单：

const aspect = window.innerWidth / window.innerHeight;
const camera = new THREE.OrthographicCamera(
  -aspect,
  aspect,
  1,
  -1,
  0.1,
  1000
);

• aspect：视口的宽高比
• -aspect 和 aspect：裁剪空间左/右边界
• 1 和 -1：裁剪空间上/下边界
• 0.1：近裁剪平面距离
• 1000：远裁剪平面距离

在three.js中应用正交投影

要使用正交投影矩阵，请将它分配给相机的投影矩阵：

camera.projectionMatrix = new THREE.Matrix4().makeOrthographic(
  -aspect,
  aspect,
  1,
  -1,
  0.1,
  1000
);

使用正交投影的优势

• 无透视效果： 物体不会随着距离的增加而缩小。
• 保持物体比例： 即使物体位于不同深度，它们的比例也会保持一致。
• 提高性能： 与透视投影相比，正交投影计算更简单，从而提高性能。

使用正交投影的局限性

• 缺乏深度感： 由于缺乏近大远小的透视，场景可能缺乏深度感。
• 不适用于所有情况： 正交投影不适合模拟现实场景，因为它不产生透视效果。

示例用例

正交投影在three.js中有很多用途，包括：

• 二维图形： 渲染UI元素或2D精灵。
• 等轴测投影： 产生一个等角的、无透视的视图。
• 技术可视化： 绘制图表、 نمودار和数据可视化。
• 室内设计： 在平面视图中可视化建筑物和房间。

结论

three.js中的正交投影矩阵是一种强大的工具，可以用于将物体从世界空间投射到屏幕上，从而产生独特的无透视效果。了解其工作原理、设置和应用将使three.js开发人员能够创建更多样化和引人入胜的场景。通过利用正交投影的优点并绕过其局限性，开发人员可以创造出令人惊叹的视觉体验，并扩展其three.js应用程序的可能性。