Matarialize中文社区-Three.js 框架中的 StereoCamera 使用详解

Three.js 框架中的 StereoCamera 使用详解

少陵野老 2024-10-17 21:11:45

46 StereoCamera 专栏

StereoCamera 是 Three.js 提供的一种特殊相机类型，适用于生成左右眼图像，用于虚拟现实 (VR) 和立体视觉应用。它可以创建左右视图，让用户通过 3D 眼镜或 VR 设备获得深度感知。本篇博客将详细讲解如何使用 StereoCamera，并结合实际示例代码讲解其所有属性及方法。

1. 什么是 StereoCamera？

StereoCamera 是一种用于立体视觉渲染的相机。与普通的透视相机不同，StereoCamera 具有两个视角，一个代表左眼，一个代表右眼。通过这些不同的视角渲染两幅图像，结合 VR 或 3D 眼镜设备，用户可以感受到深度效果。

StereoCamera 常用于虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR) 项目中，通过模拟人类双眼的视差来创建 3D 视觉效果。

2. `StereoCamera` 的基本属性和方法

2.1 `StereoCamera` 的构造函数

const stereoCamera = new THREE.StereoCamera();

2.2 主要属性

eyeSep：表示双眼之间的距离。这个属性的值决定了两个摄像机（左眼和右眼）之间的距离。默认值为 0.064，即 64 毫米，接近人眼的平均距离。
```
stereoCamera.eyeSep = 0.08; // 增大眼睛之间的距离，增强立体效果
```
cameraL 和 cameraR：这两个属性分别表示左眼和右眼的透视相机，它们是 THREE.PerspectiveCamera 类型。你可以像操作普通透视相机一样操作这两个相机，设置视角、位置等属性。
update(camera)：该方法用于根据输入的主摄像机来更新左右眼相机的位置和旋转方向。主摄像机通常是一个 PerspectiveCamera，你可以为其设置特定的视角和位置。
```
stereoCamera.update(perspectiveCamera);
```

3. 如何使用 `StereoCamera`

3.1 基础使用

在一个 Three.js 项目中，使用 StereoCamera 可以通过以下步骤：

创建场景、渲染器和主相机。
创建 StereoCamera 实例，并将其左右眼相机与主相机关联。
渲染场景两次：一次是左眼视图，另一次是右眼视图。
合并两次渲染结果，形成立体图像。

3.2 示例代码

以下是一个简单的示例，展示了如何使用 StereoCamera 渲染一个立方体，用户可以通过左右眼感受深度效果。

// 创建场景
const scene = new THREE.Scene();

// 创建透视摄像机
const perspectiveCamera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
perspectiveCamera.position.z = 5;

// 创建渲染器
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
document.body.appendChild(renderer.domElement);

// 创建立方体
const geometry = new THREE.BoxGeometry();
const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00 });
const cube = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(cube);

// 创建 StereoCamera
const stereoCamera = new THREE.StereoCamera();
stereoCamera.eyeSep = 0.08; // 设置眼睛的距离

// 动画循环
function animate() {
  requestAnimationFrame(animate);

  // 旋转立方体
  cube.rotation.x += 0.01;
  cube.rotation.y += 0.01;

  // 更新左右眼相机
  stereoCamera.update(perspectiveCamera);

  // 设置渲染器视口并渲染左眼视图
  renderer.setViewport(0, 0, window.innerWidth / 2, window.innerHeight);
  renderer.render(scene, stereoCamera.cameraL);

  // 设置渲染器视口并渲染右眼视图
  renderer.setViewport(window.innerWidth / 2, 0, window.innerWidth / 2, window.innerHeight);
  renderer.render(scene, stereoCamera.cameraR);
}

animate();

在这个示例中，我们使用 StereoCamera 创建了左右眼视图，并在渲染器上分别渲染它们。通过这种方式，生成的图像可以通过 3D 眼镜看到立体效果。

3.3 与 VR 设备结合

StereoCamera 也可以与 VR 设备配合使用，渲染出更加沉浸式的虚拟现实场景。使用 WebXR API，你可以在浏览器中直接使用 VR 头盔进行渲染。具体步骤如下：

初始化 WebXR 支持。
使用 StereoCamera 渲染 VR 场景。
启动 VR 渲染循环。

下面是一个简单的示例，展示如何结合 WebXR API 使用 StereoCamera：

if (navigator.xr) {
  navigator.xr.requestSession('immersive-vr').then((session) => {
    renderer.xr.setSession(session);
  });
}

function render() {
  renderer.setAnimationLoop(() => {
    // 更新 StereoCamera
    stereoCamera.update(perspectiveCamera);

    // 渲染场景左右眼视图
    renderer.render(scene, stereoCamera.cameraL);
    renderer.render(scene, stereoCamera.cameraR);
  });
}

render();

4. 动态调整眼间距

你可以通过动态调整 eyeSep 属性来改变左右眼相机之间的距离，从而控制立体效果的强度。较大的眼间距会增加场景的立体深度，而较小的眼间距会减弱这种效果。

4.1 示例代码

window.addEventListener('keydown', (event) => {
  if (event.code === 'ArrowUp') {
    stereoCamera.eyeSep += 0.01; // 增加眼间距
  } else if (event.code === 'ArrowDown') {
    stereoCamera.eyeSep -= 0.01; // 减少眼间距
  }
  console.log(`当前眼间距: ${stereoCamera.eyeSep}`);
});

通过监听键盘事件，用户可以通过按下上下键动态调整眼间距，以达到不同的立体视觉效果。

5. 结合其他 Three.js 组件

5.1 与 `OrbitControls` 结合

你可以将 StereoCamera 与 OrbitControls 结合使用，让用户通过鼠标交互来调整相机角度和位置。这可以帮助创建更加沉浸的 3D 交互体验。

import { OrbitControls } from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls.js';

const controls = new OrbitControls(perspectiveCamera, renderer.domElement);
controls.enableDamping = true; // 启用阻尼效果

function animate() {
  requestAnimationFrame(animate);

  // 更新控制器
  controls.update();

  // 更新左右眼相机
  stereoCamera.update(perspectiveCamera);

  // 渲染左右眼视图
  renderer.setViewport(0, 0, window.innerWidth / 2, window.innerHeight);
  renderer.render(scene, stereoCamera.cameraL);

  renderer.setViewport(window.innerWidth / 2, 0, window.innerWidth / 2, window.innerHeight);
  renderer.render(scene, stereoCamera.cameraR);
}

animate();

5.2 与光源结合

StereoCamera 可以与光源结合，创建更加真实的 3D 场景。以下是一个使用 DirectionalLight（平行光）的示例：

const light = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 1);
light.position.set(5, 5, 5);
scene.add(light);

const geometry = new THREE.SphereGeometry();
const material = new THREE.MeshPhongMaterial({ color: 0x0077ff });
const sphere = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(sphere);

通过添加光源，你可以看到物体的阴影效果，同时通过 StereoCamera 创建更真实的立体效果。

6. 总结

StereoCamera 是 Three.js 中非常重要的相机类型，广泛应用于虚拟现实和立体视觉项目中。通过调整 eyeSep 属性，你可以控制左右眼相机之间的距离，从而调整立体视觉的深度感。本文详细介绍了 StereoCamera 的使用方法，并提供了多个示例代码展示如何在实际项目中结合其他组件进行使用。希望这些内容能帮助你更好地理解并掌握 StereoCamera 的使用。

评论区