canvas坐标系转webgl坐标系

 红色的canvas坐标系,蓝色是webgl坐标系 

需要注意的地方有三点

  1. 坐标原点不同,需要将canvas的中间位置作为webgl的原点,求出绿色的点相对于canvas中间位置的偏移量
  2. 求出绿色的点 相对于canvas中间位置的偏移量 对应的webgl的位置
  3. 处理y轴,canvas的y向下,webgl的y轴向上,需要将 y 的值取反

代码为鼠标点击canvas,获取当前的点的webgl坐标

canvas.addEventListener('click', (e) => {
    // 第一步:e.clientX 是鼠标在网页中的位置,需要根据 e.clientX 求出鼠标在canvas中的位置
    const { clientX, clientY } = e
    const { top, left } = canvas.getBoundingClientRect();
    const [canvasX, canvasY] = [clientX - left, clientY - top]

    // 第二步:求canvas中的坐标值对应的webgl的坐标值
    // 1、处理原点,以canvas的中间位置(canvas.width/2,canvas.height/2)作为webgl的原点(0,0),求出鼠标当前位置在canvas系统中相对于webgl中的位置
    const canvasOffsetX = canvasX - canvas.width / 2
    const canvasOffsetY = canvasY - canvas.height / 2

    // 2、将canvas系统中的坐标值转换成webgl中的值
    const canvas2WebglX = canvasOffsetX / (canvas.width / 2)
    const canvas2WebglY = canvasOffsetY / (canvas.height / 2)

    // 3、处理y轴,canvas的y向下,webgl的y轴向上
    const canvas2WebglY2 = -canvas2WebglY;

    // canvas2WebglX 即为鼠标点在webgl中的x,canvas2WebglY2 即为鼠标点在webgl中的y
})

<think>嗯,用户想知道如何将3D位置映射到2D屏幕Canvas坐标。首先,我需要回忆一下计算机图形学中的相关知识。可能涉及视图变换、投影矩阵这些概念吧。 首先,3D到2D的换通常需要几个步骤。模型变换、视图变换、投影变换,最后是视口变换。模型变换是将物体从模型空间换到世界空间,视图变换是将世界空间换到相机空间,投影变换将3D坐标投影到2D的标准化设备坐标,然后视口变换再映射到实际的屏幕像素坐标。 用户提到的可能是Web端的Canvas,所以可能需要用JavaScript库,比如Three.js。Three.js中的投影方法应该可以处理这部分。比如,使用Vector3的project方法,将3D点换为标准化设备坐标,然后调整到Canvas的像素坐标。 另外,用户提到了引用中的内容,关于使用Selenium和OpenCV测试Canvas,以及Quad对象。可能用户的应用场景涉及到自动化测试或者动态获取坐标?比如在Canvas中定位3D渲染的元素,进行点击或其他操作。这时候需要将3D对象的坐标换为屏幕上的2D坐标,以便模拟用户交互。 还有,用户可能希望了解具体的算法步骤,而不仅仅是库的使用。所以需要解释投影矩阵和视图矩阵的构建,以及如何手动计算这些换。 需要注意的是,不同的投影方式(如透视投影和正交投影)会影响换算法。透视投影会有近大远小的效果,而正交投影则保持物体的大小不变。所以算法会根据投影类型有所不同。 另外,视口变换需要考虑Canvas的尺寸和位置。例如,如果Canvas的左上角是原点,宽度和高度可能需要进行相应的缩放和平移。 总结一下,回答应该包括基本原理、数学公式(使用LaTeX)、具体实现步骤(如使用Three.js的示例代码),以及可能的相关问题,比如性能优化或应用场景。</think>### 3D坐标Canvas屏幕坐标换算法 #### 基本原理 3D到2D的坐标换需通过以下四个核心变换实现: 1. **模型变换**:将物体从本地坐标系换到世界坐标系 2. **视图变换**:通过摄像机参数将世界坐标系换到摄像机坐标系 3. **投影变换**:将摄像机坐标系换为标准化设备坐标(NDC) 4. **视口变换**:将NDC映射到Canvas像素坐标[^1] #### 数学公式推导 $$ \begin{bmatrix} x_{clip} \\ y_{clip} \\ z_{clip} \\ w_{clip} \end{bmatrix} = P \times V \times M \times \begin{bmatrix} x_{obj} \\ y_{obj} \\ z_{obj} \\ 1 \end{bmatrix} $$ 标准化设备坐标计算: $$ x_{ndc} = x_{clip}/w_{clip},\quad y_{ndc} = y_{clip}/w_{clip} $$ 视口变换: $$ x_{screen} = (x_{ndc}+1) \times \frac{canvas.width}{2} $$ $$ y_{screen} = (1-y_{ndc}) \times \frac{canvas.height}{2} $$ #### Three.js实现示例 ```javascript const camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, canvas.width/canvas.height, 0.1, 1000); const vector = new THREE.Vector3(10, 20, 30); vector.project(camera); const x = Math.round((vector.x + 1) * canvas.width / 2); const y = Math.round((1 - vector.y) * canvas.height / 2); ``` #### 动态坐标获取技巧 当需要自动化测试时,可以通过WebGL渲染器获取深度缓冲区: ```javascript const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ canvas }); const position = new THREE.Vector3(); object.getWorldPosition(position); const screenCoord = position.clone().project(camera); ``` #### 推荐工具库 1. **Three.js**:内置`Vector3.project()`方法 2. **gl-matrix**:提供底层矩阵运算 3. **Babylon.js**:`ProjectionTools.Project()`接口
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