Cesium 中的 Camera

温馨提示：文中标记的脚注 [^数字] 在文末的参考资料给出了访问链接。

1. Camera的定义

如下图所示，官方给的定义是：Camera [^1] 是由 position （位置）、 orientation （方向）、 view frustum （视锥体）来定义的。我们可以将相机看做是自己的眼睛， position 可以看做是我们所站的位置，而 orientation 可以看做是我们看的方向。

而关于视锥体，我在维基百科 view frustum [^2] 一词介绍中找到一张示意图，具体如下图所示，我们也称该形状为四角锥台 [^3] ，具体地，四棱锥被平行于其底面的平面所截后，截面与底面之间的几何形体，它有near、far，left、right，top、bottom 六个面。

2. 相机的 position(位置)

很显然，由于 Cesium 使用的是三维笛卡尔坐标系，自然我们可以用一个三维笛卡尔坐标即 Cartesian3 来表示相机的位置。

3. 相机的 orientation(方向)

如上定义所说，方向会形成一个标准正交基(orthonormal basis)，两两垂直的单位向量，这三个向量分别为 view vector(视图(线)向量)、up vector(上向量)、right vector(右向量)，视图向量即相机的位置指向目标点(兴趣点)，上向量定义了相机向上的方向，同理右向量定义了相机向右的方向。这些向量都可以用 Cartesian3 来表示。

注：文章一开始给出相机定义的截图，使用的网页翻译插件翻译的，存在些许问题，这里顺带纠正一下。

为了形象描述，这里我们伸出自己的左手当做相机，大拇指指向右，食指指向上，则中指则是相机的 direction。

我们在官方给出的示例不难发现，这里仅仅定义Camera方向的 up 和 direction 属性即可，则右向量自然垂直于这两个向量，我果然是个大聪明。

具体可以看官方定义的 DirectionUp [^4] 类的定义：

除此之外，我们在 Camera 的 flyTo() 方法的中不难发现，还可以通过定义 heading （航向）, pitch （俯仰）和 roll （翻滚）来定义 orientation 的属性值。但是关于Camera的这三个属性都是只读的，因此，我们通过直接访问属性的方法来单个修改是行不通的，因此我们可以参考官方给出的示例，通过修改 direction 和 up 属性来修改相机的方向。

而 flyTo() 方法则是将相机移动至新位置，我们可以通过下面两种方法来定义相机的新位置和方向，具体可以参考官方给出的入门教程：Control the camera [^5] 。

通过透视视锥体不难发现 Cesium 使用的是透视投影，关于透视投影可以自己去网上查找相关内容。

//方法1：
viewer.camera.flyTo({
    destination: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-117.16, 32.71, 15000.0),
    orientation: {
      heading: Cesium.Math.toRadians(20.0),
      pitch: Cesium.Math.toRadians(-35.0),
      roll: 0.0,
    },
});

//方法2：
viewer.camera.flyTo({
destination: new Cesium.Cartesian3(
    -3961951.575572026,
    3346492.0945766014,
    3702340.5336036095
  ),
orientation: {
    direction: new Cesium.Cartesian3(
      0.8982074415844437,
      -0.4393530288745287,
      0.013867512433959908
    ),
    up: new Cesium.Cartesian3(
      0.12793638617798253,
      0.29147314437764565,
      0.9479850669701113
    ),
  },
});

关于 heading , pitch 和 roll 我们可以参考维基百科上关于航空器三主轴 [^6] 的图示来理解，这里直接贴上：

这里我顺便给贴一个动图吧，这里我将维基百科的图自己做了合并录制：分别对应的 heading 、 pitch 和 roll 的动作。

其实关于 heading