3 相机
本章介绍了包含在JavaFX 3D图形功能中的相机API。
相机现在是一个可以添加到JavaFX场景图中的节点，因此允许您在3D UI布局中移动相机。这与2D布局不同，其中相机保持在一个位置。
在JavaFX场景坐标空间中，默认相机的投影平面位于Z=0，相机坐标系统如下：
• X轴指向右侧
• Y轴指向下方
• Z轴指向远离观察者或进入屏幕。
透视相机
JavaFX提供了透视相机用于渲染3D场景。该相机定义了透视投影的视图体积。可以通过改变fieldOfView属性的值来改变视图体积。
示例3-1展示了创建透视相机的两个构造函数：
后一个构造函数是JavaFX 8中的新构造函数，允许您使用指定的fixedEyeAtCameraZero标志来控制相机位置，以便渲染3D环境中相机所看到的内容。
应该使用以下构造函数进行3D图形编程：
PerspectiveCamera(true);
当选项fixedEyeAtCameraZero设置为true时，透视相机在其坐标空间中的眼睛位置固定在(0, 0, 0)，无论投影区域的尺寸变化或窗口调整大小。
当fixedEyeAtCameraZero设置为默认值false时，相机定义的坐标系统的原点位于面板的左上角。这种模式用于使用透视相机渲染的2D UI控件，但对于大多数3D图形应用程序来说并不实用。例如，当窗口调整大小时，相机会移动，以保持原点位于面板的左上角。这对于2D UI布局是正确的，但对于3D布局则不是。因此，在进行3D图形的转换或移动相机时，重要的是记住将fixedEyeAtCameraZero属性设置为true。
要创建相机并将其添加到场景中，请使用以下代码：
Camera camera = new PerspectiveCamera(true);
scene.setCamera(camera);
使用以下代码将相机添加到场景图中。
Group cameraGroup = new Group();
cameraGroup.getChildren().add(camera);
root.getChildren().add(cameraGroup);
要旋转相机并移动cameraGroup，请使用以下代码：
camera.rotate(45);
cameraGroup.setTranslateZ(-75);
视野
可以通过以下方式设置相机的视野：
camera.setFieldOfView(double value);
视野越大，透视畸变和尺寸差异越大。
-
鱼眼镜头的视野最高可达180度以上。 -
普通镜头的视野在40到62度之间。 -
长焦镜头的视野为1度（或更小）到30度。
剪裁平面
您可以在本地坐标系中设置相机的近剪裁平面，如下所示：
camera.setNearClip(double value);
要设置相机的远剪裁平面，请使用以下代码：
camera.setFarClip(double value);
设置近剪裁平面或远剪裁平面将确定视图体积。如果近剪裁平面太大，它将开始剪裁场景的前部。如果太小，则会开始剪裁场景的后部。
提示：
不要将近剪裁值设置为比所需值更小的值，也不要将远剪裁值设置为比所需值更大的值，否则可能会出现奇怪的视觉伪影。
剪裁平面需要设置得足够大，以便能够看到足够的场景。但是，视图范围不应设置得太大，以免遇到数值错误。如果近剪裁平面的值太大，场景将开始被剪裁。但是，如果近剪裁平面太小，由于值太接近零，将出现不同类型的视觉伪影。如果远剪裁平面的值太大，也会遇到数值错误，尤其是如果近剪裁平面的值太小。
Y-down与Y-up
大多数2D图形坐标系统（包括UI）的Y轴向下递增。这适用于PhotoShop、JavaFX和Illustrator等大多数2D软件包。许多3D图形坐标系统通常Y轴向上递增。一些3D图形坐标系统的Z轴向上递增，但大多数情况下Y轴向上递增。
Y-down和Y-up在各自的上下文中都是正确的。在JavaFX中，相机的坐标系统是Y-down，这意味着X轴指向右侧，Y轴指向下方，Z轴指向远离观察者或进入屏幕。
如果你想将一个3D场景视为Y-up，你可以在根节点下创建一个名为root3D的Xform节点，如示例3-2所示。将其rx.setAngle属性设置为180度，基本上将其颠倒过来。然后，将你的3D元素添加到root3D节点中，并将相机放在root3D下。
示例3-2 创建Xform节点root3D
root3D = new Xform(); root3D.rx.setAngle(180.0); root.getChildren().add(root3D); root3D.getChildren().add(...); // 在这里添加所有的3D节点
你还可以创建一个名为cameraXform的Xform节点，并将其放在根节点下，如示例3-3所示。将其颠倒过来，并将相机放在cameraXform下。
示例3-3 创建一个cameraXform节点
Camera camera = new PerspectiveCamera(true); Xform cameraXform = new Xform(); root.getChildren().add(cameraXform); cameraXform.getChildren().add(camera); cameraXform.rz.setAngle(180.0);
更好的方法是在相机节点上添加一个180度的旋转，这样可以避免自动旋转。在示例3-4中，相机被旋转180度，然后作为cameraXform的子节点添加到相机中。微妙的区别在于cameraXform保留了非常原始的值，在其默认位置下，包括平移和旋转都被归零。
使用PerspectiveCamera的示例代码
示例代码Simple3DBoxApp，如示例3-5所示，创建了一个3D盒子，并使用透视相机来渲染场景。这个示例应用程序是Ensemble 8 Samples的一部分，您可以从JavaFX Demos and Samples部分的http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/下载。
应用程序MSAAApp.java也提供了如何使用Camera API的示例。
示例3-5 3D盒子示例应用程序
package simple3dbox;
import javafx.application.Application;
import javafx.scene.Group;
import javafx.scene.Parent;
import javafx.scene.PerspectiveCamera;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.SubScene;
import javafx.scene.paint.Color;
import javafx.scene.paint.PhongMaterial;
import javafx.scene.shape.Box;
import javafx.scene.shape.DrawMode;
import javafx.scene.transform.Rotate;
import javafx.scene.transform.Translate;
import javafx.stage.Stage;
public class Simple3DBoxApp extends Application {
public Parent createContent() throws Exception {
// 盒子
Box testBox = new Box(5, 5, 5);
testBox.setMaterial(new PhongMaterial(Color.RED));
testBox.setDrawMode(DrawMode.LINE);
// 创建并定位相机
PerspectiveCamera camera = new PerspectiveCamera(true);
camera.getTransforms().addAll (
new Rotate(-20, Rotate.Y_AXIS),
new Rotate(-20, Rotate.X_AXIS),
new Translate(0, 0, -15));
// 构建场景图
Group root = new Group();
root.getChildren().add(camera);
root.getChildren().add(testBox);
// 使用子场景
SubScene subScene = new SubScene(root, 300,300);
subScene.setFill(Color.ALICEBLUE);
subScene.setCamera(camera);
Group group = new Group();
group.getChildren().add(subScene);
return group;
}
@Override
public void start(Stage primaryStage) throws Exception {
primaryStage.setResizable(false);
Scene scene = new Scene(createContent());
primaryStage.setScene(scene);
primaryStage.show();
}
/**
* Java主函数，用于在没有JavaFX启动器的情况下运行
*/
public static void main(String[] args) {
launch(args);
}
}
