SketchUp顶视图锁定-技术圈

不知道有没有人用 SketchUp 做平面绘图工具，如果有，那么他一定有很强的自我约束力，能够克制按住中键拖动来移动画面的冲动。

SketchUp 是三维草图软件，但是这不代表它不能够胜任二维的草图工作。如果能够让绘图区的三维视角固定在顶视图的角度，那么平面上的二维图形绘制也就易如反掌了。

那么 SketchUp 中如何设置固定视角呢？这首先需要先从相机概念开始。

一、相机类 Camera

SketchUp 的具体一个视角由一个相机类（Sketchup:: Camera）表示，由三个向量参数构成。分别是 .eye、 .target 和 .up。其中 .eye 为一个三维点坐标（Geom:: Point3d），表示相机的所在位置，也就是视点的位置； .target 也是一个三维坐标，表示视线与画面的交点，也就是心点的位置； .up 则为一个三维向量（Geom:: Vector3d），表示画面的上方向。如果将前两个点坐标相减，就可以得到代表视线方向的向量，即 .direction。

对于一个有效的视角，其 .up 向量和 .direction 向量是相互垂直的；如果是顶视图，则更为明确，分别是 [0,1,0] 和 [0,0,-1]。当使用环绕观察工具拖动屏幕时，视角会根据鼠标拖动的操作进行相应的变化。如果需要锁定顶视图视角，就需要在视角发生变化时，立刻重新将视线调整为垂直于水平面且方向向下的方向。

除了以上三个坐标参数，还有表示视高的 .height 方法和判断是否是透视投影的 .perspective? 方法等。这些参数在平行投影的视图变换中起到相当关键的作用，不过本篇文章不作过多的介绍了。

二、视图监控类 ViewObserver

监控视角的变化需要使用到视图监控类（Sketchup:: ViewObserver），监控类在之前的文章中有出现过，但是没有专门介绍。这里简要介绍一下监控类的运行方式。

Ruby API 提供的所有以 “Observer” 为结尾的类，均属于监控类，用于实现对当前模型特定内容的监控，并在满足规定条件的情况下触发预先定义好的事件方法。例如本文中要使用的 ViewObserver 类，其中就定义了一个 onViewChanged 事件，表示在视图变化时会触发这个方法。事件（Event）本质上是一类方法（也可以称为函数或过程），方法名称统一以小写 “on” 开头（这个开头并不是强制要求的，但是这种命名规范就像大部分语言中的缩进一样，是强约定）。当这个监控类生效以后，每次视角更新时就会触发 onViewChanged 方法。

想象一下，可能存在不同的插件会同时对一类变化进行监控，并对相同的触发条件有各自不同的操作。而一个 ViewObserver 类的 onViewChanged 方法只能有一个，这就需要引入类继承来解决这个问题。

例如：插件A需要在视角变化时在控制台输出视线的心点的坐标（Sketchup:: Camera# target），而插件B需要输出视点的坐标（Sketchup:: Camera# eye）。那么这两个输出代码需要分别定义给 ViewObserver 的不同子类中：

def VO_1.onViewChanged  puts "targ =#{view.camera.target}"enddef VO_2.onViewChanged  puts "eye  =#{view.camera.eye}"end

以上代码并不能执行，其中的 VO_1 和 VO_2 分别是两个 ViewObserver 的子类，这样才能保证两个事件可以分别生效。子类需要通过类继承来定义：

class VO_1 < Sketchup::ViewObserver  def onViewChanged(view)    puts "targ =#{view.camera.target}"  endendclass VO_2 < Sketchup::ViewObserver  def onViewChanged(view)    puts "eye  =#{view.camera.eye}"  endend

通过 .superclass 方法可以检验 VO_1 和 VO_2 均是 Sketchup:: ViewObserver 的子类：

VO_1.superclass#>> Sketchup::ViewObserverVO_2.superclass#>> Sketchup::ViewObserver

确定是 ViewObserver 类的子类之后，就可以分别创建这两个子类的实例了：

v1=VO_1.newv2=VO_2.new

两个监控实例创建完成，但是到目前为止，视角变化时控制台还不会有任何反应。这是因为监控仅仅是存在而已，并没有生效。监控的生效需要使用 Sketchup:: View 类的 .add_observer 方法（每一个实体类 Entity 的实例都有此方法，可以用于添加相应的监控）。而通过模型类 Model 的 .active_view 方法可以获得代表当前视角的对象，并通过 .add_observer 方法将监控生效在绘图区的当前视角中：

Sketchup.active_model.active_view.add_observer(v1)Sketchup.active_model.active_view.add_observer(v2)

执行以上两行代码之后，两个监控就成功的生效了，并且会根据生效的前后顺序倒序执行：

最后是卸载监控，类似于使之生效，使用 .remove_observer 方法即可卸载参数中指定的监控。因此监控实例需要留好引用变量，以免在要卸载监控时造成尴尬：

Sketchup.active_model.active_view.remove_observer(v1)Sketchup.active_model.active_view.remove_observer(v2)

三、关于类继承的两个补充

(1) 覆盖事件方法时需要注意参数定义

上文类继承的代码中，两个 onViewChanged 方法都有一个参数 view。这个参数是 ViewObserver 类定义的事件中自带的，用于传递变化后的视图类（Sketchup:: View）。这是预先规定好的参数，类继承覆盖旧有事件时参数要保持一致，因为事件的触发相当于是在特定的情况下，程序根据所处状态选择具体的参数来运行定义好的事件方法。

如果创建的子类此方法没有 view 参数：

class VO_Err < Sketchup::ViewObserver  def onViewChanged()    puts "targ =#{Sketchup.active_model.active_view.camera.target}"  endendve=VO_Err.newSketchup.active_model.active_view.add_observer(ve)

监控生效之后，更换视角就会发现控制台持续地报告如下错误：

这就是因为移动视角时 SketchUp 相当于在调用 ve.onViewChanged( Sketchup. active_model. active_view) 这样的指令，由于继承的子类 VO_Err 的 onViewChanged 方法没有定义 view 参数，参数数量的检验就无法通过，也就有了如上的错误报告。

(2) 监控类本身是抽象类

不同的子类实现不同的监控触发效果，而它们共同的父类却不能单独实例化，也就是说这个父类 ViewObserver 是个抽象类。它和它的子类都能够满足 is_a? Sketchup::ViewObserver 的条件，但是它本身并没有定义 onViewChanged 方法：

v_abs=Sketchup::ViewObserver.new[v1,v2,ve,v_abs].map{|i|i.is_a?(Sketchup::ViewObserver)}#>> [true, true, true, true][v1,v2,ve,v_abs].map{|i|i.respond_to?(:onViewChanged)}#>> [true, true, true, false]

对于 ViewObserver 以及它没有 onViewChanged 方法的子类，它们的实例一样可以通过 .add_observer 方法“生效”，但是不会起任何作用。不过这么做同样不会造成报错，这大概是因为事件触发之前会首先判断是否定义了这个事件方法。

四、顶视图锁定的实现

在使用环绕观察工具时，鼠标指针的微小变化就能引起视图视角的微小改变，而当视线本身垂直于水平面时，视线向量与水平面的交点位置变化不大。因此可以使用这个交点坐标立刻生成一个视距相同的新的俯视视角，从而实现顶视图视角的锁定。当然此处并不是真的禁用了环绕观察，只是每当视图不是顶视图时立刻就近矫正视线而已。

以下是新视线的计算过程：根据当前（待矫正）视线向量计算出视线与水平面的交点 gp，计算当前视点到 gp 的距离 dist，将新的视点设置为 gp 正上方距离 dist 处，以 gp 作为新的心点，以绿轴正半轴为画面正上方。视角矫正之后，再将矫正前的视高和是否为透视投影这些属性重新赋予新视角。最终将这个过程定义在 onViewChanged 事件中，就可以实时矫正非顶视图视角了：

#定义一个锁定顶视图的监控类class LockTopView < Sketchup::ViewObserver  def onViewChanged(view)    cam=view.camera    height=cam.height    pers=cam.perspective?    eye=cam.eye    target=cam.target    vec=target-eye    gp=Geom.intersect_line_plane([eye,vec],[0,0,1,0])    dist=gp.distance(eye)    up=[0,1,0]    eye=[gp[0],gp[1],dist]    view.camera=Sketchup::Camera.new(eye,gp,up)    view.camera.perspective=pers    view.camera.height=height  endend#创建监控并使之生效$apiglio_lock_top_view=LockTopView.newSketchup.active_model.active_view.add_observer($apiglio_lock_top_view)#以下为卸载监控的代码Sketchup.active_model.active_view.remove_observer($apiglio_lock_top_view)

这是最终的效果：

本文编号：SU-2021-08