伪 3D 相机转动

Question

我正在尝试学习使用 HTML 2D canvas 在 JavaScript 中制作 3D 游戏。我一直在关注 this post 并制作了一个简单的场景，您可以在其中四处移动。

我需要帮助的是弄清楚如何让玩家转头、左右看和背后看的效果。

这是我的：

代码（也在 codepen 上）

html:

<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>3d test</title>
</head>
<body>
    <canvas id="canv"></canvas>
</body>
</html>

javascript

//use arrow keys to move around

var canvas = document.getElementById("canv");
var c = canvas.getContext("2d");

canvas.width = canvas.height = 800;

var crateImg = new Image();

class Entity {
    constructor(x, y, z, w, h) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.z = z;
        this.w = w;
        this.h = h;
        this.rx = 0;
        this.ry = 0;
        this.rs = 0;
    }
    render() {
        //c.fillStyle = 'red';
        //c.fillRect(this.rx, this.ry, this.rs*this.w, this.rs*this.h);
        c.drawImage(crateImg, this.rx, this.ry, this.rs*this.w, this.rs*this.h);
    }
    update() {
        //project to 3d
        this.rs = 400/(400+this.z);
        this.rx = ((this.x*this.rs) + 400);
        this.ry = (this.y*this.rs) + 400;


        //move
        this.x += camera.xSpeed;
        this.y += camera.ySpeed;
        this.z += camera.zSpeed;
    }
}

var camera = {
    xSpeed: 0,
    ySpeed: 0,
    zSpeed: 0,
}

var entities = [];

function random(min, max) {
    return Math.floor(Math.random() * (max - min) + min);
}

window.onload = function() {
    start();
    update();
}

function start() {
    crateImg.src = "https://i.imgur.com/O9ForWS_d.webp?maxwidth=760&amp;fidelity=grand";
    for(let i = 0; i < 100; i++) {
        entities.push(new Entity(random(-800, 800), 0, i*10, 50, 50));
    }
}

function render() {
    //fill background
    c.fillStyle = 'skyblue';
    c.fillRect(0, 0, 800, 800);
    //draw flooor
    c.fillStyle = 'green';
    c.fillRect(0, 400, 800, 400);
    //draw entities
    for(let i = 0; i < entities.length; i++) {
        if(entities[i].z > -400) {
            entities[i].render();
        }
    }
}

function update() {
    //updatre entities
    for(let i = 0; i < entities.length; i++) {
        entities[i].update();
    }
    entities.sort(function(i, i2) {
        return i2.z - i.z;
    })
    //redraw current frame
    render();
    requestAnimationFrame(update);
}


function keyDown(e) {
    switch(e.keyCode) {
        case 39:
            camera.xSpeed = -5;
            break;
        case 37:
            camera.xSpeed = 5;
            break;
        case 38:
            camera.zSpeed = -5;
            break;
        case 40:
            camera.zSpeed = 5;
            break;
    }
}

function keyUp(e) {
    switch(e.keyCode) {
        case 39:
        case 37:
            camera.xSpeed = 0;
            break;
        case 38:
        case 40:
            camera.zSpeed = 0;
            break;
    }
}

document.onkeydown = keyDown;
document.onkeyup = keyUp;

Answer 1

首先，您不应该根据相机的移动来更新板条箱的坐标。相反，让相机在 3D space 中有自己的位置，当您希望玩家移动时更新该位置，然后在计算 2D space 坐标时从板条箱的位置减去相机位置。这将使您以后想要添加时变得容易得多，例如，相机旋转或板条箱本身移动的能力。

现在要为相机添加旋转功能，除了位置之外，您还需要为其定义一个旋转矩阵。然后，在渲染板条箱时，您使用相机旋转矩阵的逆矩阵来转换板条箱坐标（在减去相机的位置之后）。这将为您提供板条箱的视图 space 坐标，应将其投影到 2D space 上进行渲染。

创建旋转矩阵的方法有很多种，具体取决于您拥有的参数。一个常见的是 Rodrigues rotation formula or "axis-angle" formula, which is used when you have an axis of rotation and an angle to rotate about that axis. Another one is from Euler angles。如果您不熟悉矩阵和线性代数，我建议您学习它（网上有很多免费资源），因为它广泛用于 3D 游戏开发。

伪 3D 相机转动

pseudo 3D camera turning

javascript

canvas

3d

camera

2.5d