Projection：真正的取景框

第 12 章天文馆的取景框是一个写死的 Rect::from_center_size(Vec2::ZERO, Vec2::new(600.0, 360.0))——小满当时就嘀咕：窗口明明不止这么大，这个数哪来的？拍脑袋来的。本节把真账本找出来。

从世界到画面的换算规则

相机的第二位随从是 Projection（投影）组件。它回答的问题是：世界坐标里的一个点，落到画面上的哪里。这个换算规则有两大流派，恰好是一个 enum 的两个变体：

• Projection::Orthographic(OrthographicProjection)——正交投影：平行光线垂直投向画面，物体无论远近都一样大。Camera2d 的默认配置，2D 世界的标准选择；
• Projection::Perspective(PerspectiveProjection)——透视投影：近大远小，有纵深感。Camera3d 的默认配置，本章第 7 节登场。

（还有第三个变体 Custom，给自定义投影留的后门，本书不展开。）

2D 这一侧，正交投影的换算规则简单到可以一句话说完：以相机位置为中心，世界单位与窗口逻辑像素一比一对应。窗口 1280×720，画面就覆盖以相机为中心、宽 1280 高 720 的一块世界；一个 30×30 的 Sprite 占 30×30 个像素。前面所有章节“坐标写多少、屏上挪多少”的直觉，根子就在这条默认规则上。

这个“覆盖的一块世界”不是抽象说法，OrthographicProjection 里有个现成的字段：area: Rect——以相机为原点的取景框，引擎在窗口尺寸或投影参数变化时自动维护它。把它平移到相机的世界坐标上，就是此刻镜头实拍的世界范围。这正是小满想要的那本真账。

OrthographicProjection 还有两个老熟人：near 与 far，取景框在 z 轴上的伸展范围。2D 默认配置里 near = -1000.0、far = 1000.0——第 12 章那句“默认相机只见 z 轴 ±1000”的出处就在这里。这也解释了上一节“别乱动相机 z”的叮嘱：±1000 是以相机为基准量的，相机的 z 跑了，可见区间跟着跑。

场记的两本账

光说不练假把式。给片场加一个报点系统：每两秒，场记小鹿用两种独立的量法丈量实拍范围，相互核对——

第一本账直接读投影：拿到 area，平移到相机位置。第二本账走相反的方向：用 Camera::viewport_to_world_2d 把视口（viewport——画面落在渲染目标上的那块区域，眼下就是整个窗口）的两个角反算回世界坐标。视口有自己的坐标系：原点在左上角，y 朝下，单位是逻辑像素——跟世界坐标的“y 朝上”正好相反，跟第 12 章讲过的“屏幕坐标系”同宗。

Figure 13-3：同一扇窗口上的两套度量——视口坐标与世界坐标在 y 轴上对头

所以视口的 (0, 0) 反算回去，应该正对世界取景框的左上角（x 最小、y 最大）：

/// 场记小鹿：每两秒丈量一次镜头实拍范围，两种量法相互核对
fn report_frame(
    time: Res<Time>,
    lens: Single<(&Camera, &GlobalTransform, &Projection)>,
    mut clock: Local<f32>,
) {
    *clock += time.delta_secs();
    if *clock < 2.0 {
        return;
    }
    *clock -= 2.0;
    let (camera, lens_pos, projection) = *lens;

    // 量法一：正交投影的 area 是“以相机为原点”的取景框，平移到相机位置就是世界范围
    let Projection::Orthographic(ortho) = projection else {
        return;
    };
    let center = lens_pos.translation().truncate();
    let frame = Rect {
        min: ortho.area.min + center,
        max: ortho.area.max + center,
    };
    println!(
        "场记：实拍范围 x [{:.0}, {:.0}]，y [{:.0}, {:.0}]",
        frame.min.x, frame.max.x, frame.min.y, frame.max.y
    );

    // 量法二：把视口的左上角与右下角反算回世界坐标
    let Some(size) = camera.logical_viewport_size() else {
        return;
    };
    let (Ok(top_left), Ok(bottom_right)) = (
        camera.viewport_to_world_2d(lens_pos, Vec2::ZERO),
        camera.viewport_to_world_2d(lens_pos, size),
    ) else {
        return;
    };
    println!(
        "场记：视口反算 左上→[{:.0}, {:.0}]，右下→[{:.0}, {:.0}]，两本账对上了。",
        top_left.x, top_left.y, bottom_right.x, bottom_right.y
    );
}

Listing 13-5：两种量法丈量同一个取景框（examples/listing-13-05.rs）

几处签名值得停一眼。查询拿的是 (&Camera, &GlobalTransform, &Projection) 三件套：viewport_to_world_2d 要 Camera（它知道视口多大）和 GlobalTransform（它知道相机在哪），读 area 要 Projection。投影是 enum，先用 let else 验明正身是正交流派。logical_viewport_size 和 viewport_to_world_2d 都返回可失败类型——相机刚出生、尺寸还没算好的那一帧会拿不到值，let else 直接收工，下个报点周期再来。

cargo run -p ch13-cameras --example listing-13-05

老雷：小鹿，每个镜头给我报实拍范围！
场记：实拍范围 x [-359, 921]，y [-171, 549]
场记：视口反算 左上→[-359, 549]，右下→[921, -171]，两本账对上了。
场记：实拍范围 x [-239, 1041]，y [-432, 288]
场记：视口反算 左上→[-239, 288]，右下→[1041, -432]，两本账对上了。

逐项验账：

• 范围永远是 1280 × 720——上面第一报，x 跨度 921 − (−359) = 1280，y 跨度 549 − (−171) = 720，正是窗口的逻辑尺寸。一比一规则，实测坐实；
• 范围的中心在动——镜头在跟拍阿燕，每次报数的取景框中心都不同。小满那个写死的 Rect 错就错在这：真取景框是跟着相机走的；
• 视口反算的“左上”是世界的“x 最小、y 最大”——(0, 0) 反算出 [-359, 549]，正是第一本账的 min.x 配 max.y。两套坐标系在 y 轴上的对头，在这一行输出里看得明明白白。

viewport_to_world_2d 的常见用途其实是反算鼠标：光标的窗口坐标就是视口坐标，过一道换算就知道它指着世界里的哪个点——第 17 章讲输入、第 25 章讲拾取时它还会回来。反方向的 world_to_viewport 也存在：世界点换算到画面位置，给“在角色头顶画血条”这类需求用（第 28 章 UI 见）。

取景框看明白了，老雷的下一个要求接踵而至：光会“跟”还不够，镜头得会推拉——下一节给投影装上变焦环。