THREE.js 正交相机缩放到鼠标点

Question

我正在为我们的 THREE.js 应用开发正交相机。本质上，这款相机将以 2D 的形式向用户呈现场景（用户可以选择在 2D 和 3D 相机之间切换）。该相机将允许平移和缩放到鼠标点。我有平移工作，我有缩放工作，但没有缩放到鼠标点。这是我的代码：

import React from 'react';
import T from 'three';

let panDamper = 0.15;

let OrthoCamera = React.createClass({
  getInitialState: function () {
    return {
      distance: 150,
      position: { x: 8 * 12, y: 2 * 12, z: 20 * 12 },
    };
  },
  getThreeCameraObject: function () {
    return this.camera;
  },
  applyPan: function (x, y) { // Apply pan by changing the position of the camera
    let newPosition = {
      x: this.state.position.x + x * -1 * panDamper,
      y: this.state.position.y + y * panDamper,
      z: this.state.position.z
    };

    this.setState({position: newPosition});
  },
  applyDirectedZoom: function(x, y, z) {
    let zoomChange = 10;
    if(z < 0) zoomChange *= -1;
    let newDistance = this.state.distance + zoomChange;

    let mouse3D = {
      x: ( x / window.innerWidth ) * 2 - 1,
      y: -( y / window.innerHeight ) * 2 + 1
    };

    let newPositionVector = new T.Vector3(mouse3D.x, mouse3D.y, 0.5);
    newPositionVector.unproject(this.camera);
    newPositionVector.sub(this.camera.position);

    let newPosition = {
      x: newPositionVector.x,
      y: newPositionVector.y,
      z: this.state.position.z
    };

    this.setState({
      distance: newDistance,
      position: newPosition
    });
  },
  render: function () {
    let position = new T.Vector3(this.state.position.x, this.state.position.y, this.state.position.z);

    let left = (this.state.distance / -2) * this.props.aspect + this.state.position.x;
    let right = (this.state.distance / 2) * this.props.aspect + this.state.position.x;
    let top = (this.state.distance / 2) + this.state.position.y;
    let bottom = (this.state.distance / -2) + this.state.position.y;

    // Using react-three-renderer
    // https://github.com/toxicFork/react-three-renderer
    return <orthographicCamera
      {...(_.pick(this.props, ['near', 'far', 'name']))}
      position={position}
      left={left}
      right={right}
      top={top}
      bottom={bottom}
      ref={(camera) => this.camera = camera}/>
  }
});

module.exports = OrthoCamera;

发生了一些向鼠标点缩放的情况，但似乎不稳定。我想保持 2D 视图，所以当我缩放时，我也会移动相机（而不是有一个非垂直目标，这会破坏 2D 效果）。

我从this question 那里得到了提示。据我所知，我已成功转换为 mouse3D 中的 THREE.js 坐标（请参阅this question 的答案）。

那么，在这种设置下，如何使用正交相机平滑地缩放到鼠标点 (mouse3D) 并保持二维视图？提前致谢。

Answer 1

假设您有一个由世界坐标中的位置和观察（或枢轴）点描述的相机，那么在特定点处缩放（或远离）其核心非常简单。

您的表示似乎更简单：只是一个位置/距离对。我没有看到旋转组件，所以我假设您的相机是自上而下的正交相机。

在这种情况下，您的查看点（您不需要）只是(position.x, position.y - distance, position.z)。

在一般情况下，您需要做的就是将相机位置和观察点都移向缩放点，同时保持相机法线（即方向）。请注意，无论投影类型或相机旋转如何，这都将起作用。编辑（2020/05/01）：当使用正交投影时，这不是您需要做的全部（请参阅底部的更新）。

如果您仔细想想，这正是您在 3D 中缩放某个点时发生的情况。你一直注视着同一个方向，但你却越来越接近（但从未达到）你的目标。

例如，如果您想缩放 1.1 倍，您可以想象将连接相机位置和缩放点的矢量缩放 1/1.1。

你可以通过简单的插值来做到这一点：

var newPosition = new THREE.Vector3();
newPosition.x = (orgPosition.x - zoomAt.x) / zoomFactor + zoomAt.x;
newPosition.y = (orgPosition.y - zoomAt.y) / zoomFactor + zoomAt.y;
newPosition.z = (orgPosition.z - zoomAt.z) / zoomFactor + zoomAt.z;

正如我上面所说，在您的情况下，您实际上并不需要更新观察点然后计算新距离。您的新距离将是：

var newDistance = newPosition.y

应该可以的。

如果您想在位置/观察点和位置/缩放点对之间设置最小和最大距离限制，它只会变得更复杂一些（主要是在一般情况下）。

更新（2020 年 5 月 1 日）：

我刚刚意识到，虽然上述内容是正确的（除了缺少一个小但非常重要的步骤），但并不是对 OP 问题的完整答案。在正交模式下更改相机的位置当然不会改变正在渲染的图形的比例。为此，必须更新相机的投影矩阵（即必须更改正交投影的左、右、上和下参数）。

出于这个原因，许多图形库在它们的正交相机类中包含一个缩放因子，它就是这样做的。我没有使用 ThreeJS 的经验，但我认为该属性称为“缩放”。

所以，总结一下：

var newPosition = new THREE.Vector3();
newPosition.x = (orgPosition.x - zoomAt.x) / zoomFactor + zoomAt.x;
newPosition.y = (orgPosition.y - zoomAt.y) / zoomFactor + zoomAt.y;
newPosition.z = (orgPosition.z - zoomAt.z) / zoomFactor + zoomAt.z;
myCamera.zoom = myCamera.zoom * zoomFactor
myCamera.updateProjectionMatrix()

如果您想改用上面的正交相机类代码，您可能必须更改计算左、右、上和下的部分，并在计算中添加缩放因子。这是一个例子：

var aspect = this.viewportWidth / this.viewportHeight
var dX     = (this.right - this.left)
var dY     = (this.top   - this.bottom) / aspect
var left   = -dX / (2 * this.scale)
var right  =  dX / (2 * this.scale)
var bottom = -dY / (2 * this.scale)
var top    =  dY / (2 * this.scale)
mat4.ortho(this.mProjection, left, right, bottom, top, this.near, this.far)