Three.js 中的 Raycast 只有一个投影矩阵

Question

我正在按照此示例在 Mapbox GL JS 页面中使用 Three.js 渲染一些自定义图层。我想添加光线投射来确定用户点击了哪个对象。

问题是我只从 Mapbox 获得了一个投影矩阵，我用它来渲染场​​景：

class CustomLayer {
  type = 'custom';
  renderingMode = '3d';

  onAdd(map, gl) {
    this.map = map;
    this.camera = new THREE.Camera();
    this.renderer = new THREE.WebGLRenderer({
      canvas: map.getCanvas(),
      context: gl,
      antialias: true,
    });
    this.scene = new THREE.Scene();
    // ...
  }

  render(gl, matrix) {
    this.camera.projectionMatrix = new THREE.Matrix4()
      .fromArray(matrix)
      .multiply(this.cameraTransform);
    this.renderer.state.reset();
    this.renderer.render(this.scene, this.camera);
  }
}

这渲染得很好，并在我平移/旋转/缩放地图时跟踪视图中的变化。

不幸的是，当我尝试添加光线投射时，出现错误：

  raycast(point) {
    var mouse = new THREE.Vector2();
    mouse.x = ( point.x / this.map.transform.width ) * 2 - 1;
    mouse.y = 1 - ( point.y / this.map.transform.height ) * 2;
    const raycaster = new THREE.Raycaster();
    raycaster.setFromCamera(mouse, this.camera);
    console.log(raycaster.intersectObjects(this.scene.children, true));
  }

这给了我一个例外：

THREE.Raycaster: Unsupported camera type.

我可以THREE.Camera在THREE.PerspectiveCamera不影响场景渲染的情况下从通用更改为通用：

THREE.Raycaster: Unsupported camera type.

这修复了异常，但也不会导致记录任何对象。稍微挖掘一下就会发现相机projectionMatrixInverse都是NaNs，我们可以通过计算它来修复它：

this.camera = new THREE.PerspectiveCamera(28, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1e6);

现在无论我点击哪里，我都会得到两个交叉点，立方体的两个面。它们的距离为 0：

[
  { distance: 0, faceIndex: 10, point: Vector3 { x: 0, y: 0, z: 0 }, uv: Vector2 {x: 0.5, y: 0.5}, ... },
  { distance: 0, faceIndex: 11, point: Vector3 { x: 0, y: 0, z: 0 }, uv: Vector2 {x: 0.5, y: 0.5}, ... },
]

所以很明显有些东西在这里不起作用。查看 的代码setCamera，它同时涉及projectionMatrix和matrixWorld。有没有一种方法可以设置matrixWorld，或仅使用投影矩阵直接构建光线投射器的光线？似乎我只需要投影矩阵来渲染场景，所以我希望它也是我投射光线所需的全部。

此 codepen 中的完整示例。

Answer 1

调试困难，但解决了！

TL;DR：此工作Fiddle 中的完整代码。

1. 我认为没有 MapBox 相机的世界矩阵不是主要问题，而是坐标空间的不兼容。Mapbox 提供了一个z指向上的左手系统。三使用右手系统，y指向上方。

2. 在调试过程中，我创建了 raycaster 设置函数的简化副本，以控制一切，并且得到了回报。

3. 立方体不是调试的最佳对象，它太对称了。最好的是非对称基元或复合对象。我更喜欢使用 3D 坐标交叉来直接查看轴方向。

坐标系

• 有没有必要改变DefaultUp的BoxCustomLayer构造，因为目标是拥有一切在三个默认的坐标对齐。
• 您在onAdd()方法中翻转 y 轴，但随后在初始化组时也会缩放所有对象。这样，您在反转投影后操作的坐标raycast()不再以米为单位。因此，让我们将缩放部分与this.cameraTransform. 左手到右手的转换也应该在这里完成。我决定翻转 z 轴并沿 x 轴旋转 90 度以获得 y 指向上的右手系：

const centerLngLat = map.getCenter();
this.center = MercatorCoordinate.fromLngLat(centerLngLat, 0);
const {x, y, z} = this.center;

const s = this.center.meterInMercatorCoordinateUnits();

const scale = new THREE.Matrix4().makeScale(s, s, -s);
const rotation = new THREE.Matrix4().multiplyMatrices(
        new THREE.Matrix4().makeRotationX(-0.5 * Math.PI),
        new THREE.Matrix4().makeRotationY(Math.PI)); //optional Y rotation

this.cameraTransform = new THREE.Matrix4()
        .multiplyMatrices(scale, rotation)
        .setPosition(x, y, z);

3. 确保从 中的组中删除缩放makeScene，实际上您不再需要该组。

4. 无需触摸该render功能。

光线投射

在这里它变得有点棘手，基本上它Raycaster会做什么，但我遗漏了一些不必要的函数调用，例如相机世界矩阵是标识 => 不需要与它相乘。

1. 获取投影矩阵的逆。它在Object3D.projectionMatrix分配时不会更新，所以让我们手动计算它。
2. 使用它来获取 3D 中的相机和鼠标位置。这相当于Vector3.unproject.
3. viewDirection只是从cameraPosition到 的归一化向量mousePosition。

const camInverseProjection = 
        new THREE.Matrix4().getInverse(this.camera.projectionMatrix);
const cameraPosition =
        new THREE.Vector3().applyMatrix4(camInverseProjection);
const mousePosition =
        new THREE.Vector3(mouse.x, mouse.y, 1)
        .applyMatrix4(camInverseProjection);
const viewDirection = mousePosition.clone()
        .sub(cameraPosition).normalize();

4. 设置 raycaster 光线

this.raycaster.set(cameraPosition, viewDirection);

5. 其余的可以保持不变。

完整代码

用于演示的小提琴。

• 我添加mousemove了使用jQuery显示实时调试信息。
• 单击后，有关命中的完整信息将记录到控制台。