VTK 三维场景基本要素:相机

1.VTK中相机原理及控制属性

观众的眼睛就好比三维渲染场景中的相机，VTK则是用vtkCamera类来表示三维渲染场景中的相机。vtkCamera负责把三维场景投影到二维平面，如屏幕、图像等。下图为相机投影示意图：

从上图可以看出与相机投影相关的因素主要有：
相机位置：即相机所在的位置，用方法vtkCamera::SetPosition()设置。
相机焦点：用方法vtkCamera::SetFocusPoint()设置，默认的焦点位置在世界坐标系的原点。
朝上方向：即哪个方向为相机朝上的方向。就好比我们直立看东西，方向为头朝上，看到的东西也是直立的，如果我们倒立看某个东西，这时方向为头朝下，看到的东西当然就是倒立的。相机位置、相机焦点和朝上方向三个因素确定了相机的实际方向，即确定相机的视图。

投影方向：相机位置到相机焦点的向量方向即为投影方向。
投影方法：确定Actor是如何映射到像平面的。vtkCamera定义了两种投影方法，一种是正交投影(OrthographicProjection)，也叫平行投影(Parallel Projection)，即进入相机的光线与投影方向是平行的。另一种是透视投影(PerspectiveProjection)，即所有的光线相交于一点。
视角：透视投影时需要指定相机的视角(View Angle)，默认的视角大小为30º，可以用方法vtkCamera::SetViewAngle()设置。
前后裁剪平面：裁剪平面与投影方向相交，一般与投影方向也是垂直的。裁剪平面主要用于评估Actor与相机距离的远近，只有在前后裁剪平面之间的Actor才是可见的。裁剪平面的位置可以用方法vtkCamera::SetClippingRange()设置。

2.相机使用方法示例

首先要记住一点的是Camera是Renderer（三维场景）的构成要素。

如果想获取vtkRenderer里默认的相机，可以用方法vtkRenderer::GetActiveCamera()。
相机vtkCamera的使用方法：
1 vtkSmartPointer<vtkCamera>myCamera = vtkSmartPointer<vtkCamera>::New();
2 myCamera->SetClippingRange(0.0475,2.3786); //这些值随便设置的，东灵提供的
3 myCamera->SetFocalPoint(0.0573,-0.2134, -0.0523);
4 myCamera->SetPosition(0.3245,-0.1139, -0.2932);//是否要保证相机位置-焦点向量 与 相机位置-向上方向 正交？？
5 myCamera->ComputeViewPlaneNormal();//重新计算视平面法向量  平行于 相机-焦点
6 myCamera->SetViewUp(-0.2234,0.9983, 0.0345);
7 renderer->SetActiveCamera(myCamera); //激活新生成的相机
上述用SetClippingRange()；SetFocalPoint()；SetPosition()分别设置相机的前后裁剪平面，焦点和位置。ComputeViewPlaneNormal()方法是根据设置的相机位置、焦点等信息，重新计算视平面(View Plane)的法向量。一般该法向量与视平面是垂直的，如果不是垂直的话，Actor等看起来会有一些特殊的效果，如错切。SetViewUp()方法用于设置相机朝上方向。最后用方法vtkRenderer::SetActiveCamera()把相机设置到渲染场景中。
vtkCamera除了提供设置与相机投影因素相关的方法之外，还提供了大量的控制相机运动的方法，如：vtkCamera::Dolly()，vtkCamera::Roll()，vtkCamera::Azimuth()，vtkCamera::Yaw()，vtkCamera::Elevation()，vtkCamera::Pitch()，vtkCamera::Zoom()。这些方法具体表示相机是怎么运动，以及相对哪个位置或者方向运动。

3.相机运动方向示意图

关于控制相机的运动更详细的方法应该参考Camera说明文档。

4.相机简单测试

   vtkSmartPointer<vtkCamera> mycamera =
       vtkSmartPointer<vtkCamera>::New();
   mycamera->SetFocalPoint(0,0,0);
   mycamera->SetPosition(-5,0,0);
   mycamera->SetClippingRange(5.5,6.5);
   mycamera->ComputeViewPlaneNormal();
   mycamera->SetViewUp(0,1,0);
   renderer->SetActiveCamera(mycamera);

   vtkSmartPointer<vtkCamera> mycamera =
       vtkSmartPointer<vtkCamera>::New();
   mycamera->SetFocalPoint(0,0,0);
   mycamera->SetPosition(-10,0,0);
   mycamera->SetClippingRange(10.5,11.5);
   mycamera->ComputeViewPlaneNormal();
   mycamera->SetViewUp(0,1,0);
   renderer->SetActiveCamera(mycamera);

   vtkSmartPointer<vtkCamera> mycamera =
       vtkSmartPointer<vtkCamera>::New();
   mycamera->SetFocalPoint(0,0,0);
   mycamera->SetPosition(-10,0,0);
   mycamera->SetClippingRange(5,9);
   mycamera->ComputeViewPlaneNormal();
   mycamera->SetViewUp(0,1,0);
   renderer->SetActiveCamera(mycamera);

前后裁剪平面不合法。