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Three.js中調(diào)整相機視角常用的方法

更新時間：2025年05月27日 09:07:55 作者：濤濤19148

相機在Threejs中扮演著至關(guān)重要的角色,它決定了我們從哪個視角來觀察場景,下面這篇文章主要介紹了Three.js中調(diào)整相機視角常用的方法,文中通過代碼介紹的非常詳細,需要的朋友可以參考下

1. 使用 lookAt 設(shè)置視角

camera.lookAt() 是 Three.js 中最常用的方法之一，用于設(shè)置相機看向特定的目標(biāo)點。

示例：

camera.position.set(0, 10, 20); // 設(shè)置相機的位置
camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0)); // 設(shè)置相機看向世界坐標(biāo) (0, 0, 0)

lookAt(target):
- 參數(shù) target 是一個 THREE.Vector3，表示目標(biāo)點的世界坐標(biāo)。
- 相機會調(diào)整自己的方向，以使得它的視線對準(zhǔn)目標(biāo)點。

2. 直接設(shè)置相機的旋轉(zhuǎn)（rotation）

相機的旋轉(zhuǎn)可以通過設(shè)置 rotation 屬性的值來實現(xiàn)。rotation 是一個 THREE.Euler 對象，包含三個軸的旋轉(zhuǎn)值：x, y, 和 z。

示例：

camera.position.set(0, 10, 20); // 設(shè)置相機的位置
camera.rotation.x = Math.PI / 4; // 繞 X 軸旋轉(zhuǎn) 45 度
camera.rotation.y = Math.PI / 6; // 繞 Y 軸旋轉(zhuǎn) 30 度
camera.rotation.z = 0;           // 繞 Z 軸不旋轉(zhuǎn)

注意：
- rotation 是歐拉角（Euler Angles），單位是弧度（radians）。
- 順序是 XYZ（先繞 X 軸旋轉(zhuǎn)，再繞 Y 軸旋轉(zhuǎn)，最后繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)）。

3. 使用四元數(shù)（quaternion）設(shè)置方向

四元數(shù)提供了一種更穩(wěn)定的方式來設(shè)置相機的方向，特別適用于避免萬向鎖問題。

示例：

const quaternion = new THREE.Quaternion();
const axis = new THREE.Vector3(0, 1, 0); // 繞 Y 軸旋轉(zhuǎn)
const angle = Math.PI / 4; // 旋轉(zhuǎn)角度為 45 度

quaternion.setFromAxisAngle(axis, angle); // 生成四元數(shù)
camera.quaternion.copy(quaternion); // 應(yīng)用到相機

setFromAxisAngle(axis, angle):
- axis 是旋轉(zhuǎn)軸（THREE.Vector3）。
- angle 是旋轉(zhuǎn)的角度（單位為弧度）。
使用四元數(shù)設(shè)置方向更適合動態(tài)旋轉(zhuǎn)的場景。

4. 通過軌道控制（OrbitControls）設(shè)置視角

OrbitControls 是一種交互式工具，用于實時調(diào)整相機視角，通常由用戶通過鼠標(biāo)或觸摸手勢操作。

示例：

const controls = new THREE.OrbitControls(camera, renderer.domElement);
controls.target.set(0, 0, 0); // 設(shè)置相機圍繞的目標(biāo)點
controls.update(); // 更新控制器

controls.target：
- 相機圍繞的目標(biāo)點，類似于 lookAt 的功能。
用戶可以通過拖動鼠標(biāo)來旋轉(zhuǎn)相機視角。

5. 通過視線向量（getWorldDirection）設(shè)置方向

可以通過直接操作相機的方向向量來設(shè)置視角。

示例：

const direction = new THREE.Vector3(1, 0, 0); // 設(shè)置方向向量
camera.lookAt(camera.position.clone().add(direction)); // 相機沿指定方向看

getWorldDirection：
- 返回相機當(dāng)前的朝向向量。
- 可以通過計算新的方向向量來動態(tài)設(shè)置視角。

6. 圍繞目標(biāo)旋轉(zhuǎn)（通過矩陣變換）

通過矩陣變換，可以讓相機圍繞目標(biāo)點旋轉(zhuǎn)。

示例：

const radius = 10; // 半徑
const angle = Math.PI / 4; // 旋轉(zhuǎn)角度

camera.position.x = radius * Math.cos(angle); // 設(shè)置 X 位置
camera.position.z = radius * Math.sin(angle); // 設(shè)置 Z 位置
camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0)); // 看向目標(biāo)點

使用三角函數(shù)（Math.cos 和 Math.sin）計算相機在圓周上的位置。

7. 通過動畫動態(tài)調(diào)整視角

如果需要平滑調(diào)整相機視角，可以通過動畫庫（如 gsap 或自定義動畫）實現(xiàn)。

示例：

const target = new THREE.Vector3(10, 10, 10); // 目標(biāo)點

// 動畫平滑調(diào)整相機視角
gsap.to(camera.position, {
  x: target.x,
  y: target.y,
  z: target.z,
  duration: 2, // 動畫持續(xù)時間
  onUpdate: () => {
    camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0)); // 保持看向目標(biāo)點
  }
});

gsap.to：
- 動畫庫用于動態(tài)修改相機位置。
- 在 onUpdate 回調(diào)中不斷更新相機視角。

8. 通過極坐標(biāo)計算視角

可以將視角設(shè)置為基于極坐標(biāo)的角度（例如俯仰和方位角）：

示例：

const radius = 10; // 距離目標(biāo)點的半徑
const theta = Math.PI / 4; // 方位角（繞 Y 軸旋轉(zhuǎn)）
const phi = Math.PI / 6;   // 俯仰角（繞 X 軸旋轉(zhuǎn)）

// 極坐標(biāo)轉(zhuǎn)直角坐標(biāo)
camera.position.x = radius * Math.sin(phi) * Math.cos(theta);
camera.position.y = radius * Math.cos(phi);
camera.position.z = radius * Math.sin(phi) * Math.sin(theta);

// 保持看向目標(biāo)點
camera.lookAt(new THREE.Vector3(0, 0, 0));

總結(jié)

方法	描述	優(yōu)點	使用場景
`lookAt`	設(shè)置相機看向某個目標(biāo)點	簡單直接，常用	靜態(tài)或簡單視角調(diào)整
`rotation`	手動調(diào)整相機的旋轉(zhuǎn)屬性	靈活但易受歐拉角限制影響	靜態(tài)場景，手動計算角度
`quaternion`	使用四元數(shù)調(diào)整相機方向	避免萬向鎖問題	動態(tài)場景或復(fù)雜旋轉(zhuǎn)
`OrbitControls`	用戶交互控制相機視角	用戶操作友好	可交互的三維場景
方向向量 (`lookAt`)	基于方向向量調(diào)整視角	適合動態(tài)方向調(diào)整	動態(tài)設(shè)置視角，如相機跟隨移動的物體
矩陣變換（極坐標(biāo)）	圍繞目標(biāo)點進行旋轉(zhuǎn)	數(shù)學(xué)計算簡單	圓周運動、圍繞目標(biāo)點觀察模型
動畫（如 `gsap`）	平滑調(diào)整相機視角	視覺效果更自然	需要動態(tài)過渡的場景