探索 WebGL 的正交投影，引领 3D 图形世界

深入了解正交投影：构建真实 3D 图形的基石

踏入 3D 图形世界

在计算机图形学中，相机是将 3D 场景投射到 2D 平面上的关键组件。在上一篇博客中，我们探讨了相机的概念及其在 3D 图形绘制中的重要性。今天，我们将深入研究正交投影，这是一种强大的技术，为我们揭开了 3D 图形绘制的神秘面纱。

什么是正交投影？

想象你正在一个盒子的正上方，俯瞰盒子的内部。你看到的是盒子的顶面，上面有盒子里所有物体的样子。这就是正交投影。它以平行于投影平面的投影线将 3D 物体投影到 2D 平面上。与透视投影不同，正交投影不考虑物体与投影平面的距离，因此不会产生透视效果。

视锥体：定义可视范围

视锥体是空间中由顶点和底面组成的区域。在 WebGL 中，视锥体用于定义 3D 图形的可视范围。视锥体的顶点位于摄像机的镜头位置，底面则由摄像机的视口决定。视锥体内任何物体都将被渲染，而视锥体外的物体将被裁剪。

视口：2D 展示窗口

视口是 2D 平面上的一个区域，用于显示 3D 图形。其位置和大小可由程序员指定。当 3D 图形被投影到 2D 平面时，它将被限制在视口内。视口就像是计算机屏幕上一个开着的窗口，让用户能够看到 3D 场景的一部分。

坐标系：定位指南

坐标系是表示空间中位置的数学工具。在 WebGL 中，笛卡尔坐标系用于 3D 图形的位置。笛卡尔坐标系由三个互相垂直的轴组成，分别为 X 轴、Y 轴和 Z 轴。这些轴为物体提供了框架，使程序员能够精确地指定它们在 3D 空间中的位置。

JavaScript 和 WebGL：构建 3D 世界

WebGL 是一种 JavaScript API，允许程序员在浏览器中创建和渲染 3D 图形。使用 WebGL，您可以创建各种各样的 3D 场景，如游戏、动画、建筑模型等。 WebGL 的强大功能使开发人员能够通过网络将逼真的 3D 体验带给用户。

正交投影的应用

正交投影在许多领域都有着广泛的应用，其中包括：

• 建筑设计： 在建筑设计中，正交投影用于创建建筑模型，以便设计师和客户能够更好地理解建筑物的结构和外观。
• 游戏开发： 在游戏开发中，正交投影用于创建游戏场景，以便玩家能够更好地观察游戏中的物体和角色。
• 科学可视化： 在科学可视化中，正交投影用于创建科学数据的可视化表示，以便科学家能够更好地理解数据中的规律和趋势。

总结：开启正交投影之旅

正交投影是一种强大的图形投影技术，它可以帮助我们创建逼真、准确的 3D 图形。通过掌握正交投影的原理和使用方法，您可以为您的 WebGL 项目注入新的活力。让我们一起踏上正交投影之旅，创造出令人惊叹的 3D 体验！

常见问题解答

1. 正交投影与透视投影有什么区别？
   正交投影不考虑物体与投影平面的距离，因此不会产生透视效果。而透视投影则会产生透视效果，使物体随着距离投影平面的增加而变小。

2. 如何使用 JavaScript 和 WebGL 实现正交投影？
   可以使用 WebGL 中的 gl.ortho() 函数实现正交投影。该函数需要六个参数：左、右、下、上、近和远。这些参数定义了视锥体的边界。

3. 正交投影有哪些优势？
   正交投影的优势在于它不会产生透视失真，因此物体看起来总是以真实的比例呈现。这在建筑设计和科学可视化等领域非常有用。

4. 正交投影有哪些局限性？
   正交投影的局限性在于它不会产生透视效果，这可能会让物体看起来不那么逼真。此外，正交投影可能会导致物体重叠，尤其是在场景中物体较多时。

5. 正交投影在哪些情况下最适合使用？
   正交投影最适合用于需要准确表示物体比例的场景，例如建筑设计、科学可视化和某些类型的游戏。