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03-camera-control-contract.md

03-camera-control-contract.md 19 KB
Histórico Raw

03: 相机控制契约

What to build: 实现驾驶舱三维地图的显式相机控制：左键拖拽平移、右键绕中心旋转、滚轮调整弹簧臂距离，并替换 Cesium 默认交互。

Blocked by: 02, 27

依赖说明（2026-09-16 维护者确认）：三键相机契约必须落在真实引擎上，故新增票 27（接入 Cesium 常驻 Viewer）作为本票前置。

Status: resolved Labels: ready-for-agent

请勿据标签重复接单：本票已通过维护者人工验收并结票，Labels 保留只是为了让面板不把它退化成 needs-triage。

契约来源

ADR 0008 与决策地图票 Spring-arm orbit pivot：三键分工、旋转中心 = 选中对象地表点（未选中时 = 屏幕中心的地面拾取点）、右键按下锁定中心、取消选中不回退、只有左键平移才把中心交回地面拾取点、换中心时保持 heading 与 range。弹簧臂原语锁定为 camera.lookAtTransform(中心东北天局部系, HeadingPitchRange)，不用 Tres OrbitControls、不用 vue-cesium 的鼠标绑定。

验收

  • 鼠标左键拖拽只执行摄像机平移，不旋转、不缩放。 —— 逻辑 1/2 绿 + 真机 A2 绿（heading/pitch/range 逐项不变，中心沿「抓地图」方向移动）。
  • 鼠标右键拖拽绕旋转中心执行轨道旋转；右键按下时锁定中心，拖拽中不重新拾取。 —— 逻辑 3/5 绿 + 真机 A3 绿（dHeading 33.6° = 120px×0.28，range 与中心不动）。
  • 滚轮只改变摄像机与旋转中心的距离。 —— 逻辑 6 绿 + 真机 A4 绿（12000 → 8997m，heading/pitch/中心不动）。
  • 选中监测点/设备时中心为该对象地表点；未选中时为地面拾取点；取消选中不回退中心。 —— 逻辑 7 绿 + 真机 A5/A6/A7/A8 绿（中心点投影回画布与画布中心偏差 0px）。
  • 从无选中到选中时镜头平滑换中心，保持 heading 与 range。 —— 逻辑 8 绿 + 真机 A6 绿（17 帧推进、全程 heading/range 不变）。
  • Cesium 默认左键旋转、滚轮缩放等行为被替换。 —— createViewer() 里逐项关闭（enableRotate/Zoom/Tilt/Look/Translate），左键平移/滚轮距离由本票接管；真机 A2/A4 绿。
  • 相机控制集中在地图服务层。 —— domain/camera.js（纯数学）+ services/cameraControl.js（状态机与 DOM 绑定）+ services/cesiumEngine.js（Cesium 方言翻译）+ services/mapService.js（生命周期与对外 API）；组件与外壳未改。
  • 三类交互各有可重复演示路径。 —— 见下面「演示路径」一节。

维护者复验与修改（2026-09-17，相机运动不符合预期）

维护者目视复验后给出两条修改意见，均已落地：

  1. 平移方向反转：原实现按 ADR 0008 的字面「拖拽方向映射为摄像机移动方向」做成「相机跟着拖」（拖右 → 相机右移、画面左移）；维护者裁定改为抓着地图拖（拖右 → 画面右移、相机左移）。落地方式是 domain/camera.js 的 PAN_FOLLOWS_DRAG = false 一处开关，方向语义集中在 pivotOffsetMeters()。ADR 0008 已同步改写，否则下个会话照旧文读会把方向改回去。
  2. 三类交互加阻尼：要求「移动和旋转时更丝滑」。实现为目标态 / 实际态双状态——输入立刻写 target（不丢输入、位移量与方向仍可精确断言），相机 shown 按 1 − e^(−dt/τ) 朝目标收敛（DAMPING_TAU_MS = 110），差到 SETTLE_EPSILON 以内吸附到目标。这个系数与帧率无关（同样真实时长，60fps 与 144fps 收敛比例一致），起点也不是写死的每帧毫秒而是排帧时刻的真实时间戳。shown/target/settled 都进了 getState() 与 data-camera，因此「阻尼是否真的在生效」可被断言而不只是手感描述。
  3. 手感现场可调：DEV 把手加 __cockpitMap.setCameraDamping(毫秒)（0 = 不做阻尼、直接跟手），τ 越小越跟手、越大越飘 —— 「丝滑」是主观量，控制台拖调比改代码快。

  4. 平移松手有惯性（2026-09-17 第二次复验反馈）：原实现里 endDrag 会把目标改写为「屏幕中心的地面拾取点」，而阻尼攒下的滞后正好等于这段位移——目标被拽回当前实际位置，滞后当场清零，表现为松手即停、没有惯性；滚轮与右键没有这一步改写，所以会继续滑到目标，三种交互手感不一致。修法：松手只做条件重锚——偏差 ≤ range × REANCHOR_LIMIT_RATIO（1%，即肉眼不可见）时才把中心重锚到拾取点（顺手清掉等距近似的累积误差），偏差过大就保持推算值，宁可不重锚也不让画面跳。于是松手后目标不再被改写，惯性由阻尼自然延续。

  5. 极点保护（2026-09-17 第三次复验反馈：视角移到南北极点时整个地球异常旋转）。实测复现（新增真机探针 verify/t03-pole-probe.mjs）：中心送到 ±89.5° 附近再朝极点拖，纬度会跑到 -96 / -168 这类非法值（Cartesian3.fromDegrees 不校验纬度），且经度在 0 与 -180 之间无限来回 —— 后者正是异常旋转的直接来源。根因有两层：等距圆柱近似的 cos(lat)→0 让经度增量爆走；改成精确球面大圆后，其 bearing 是方位角，极点附近「向北」会绕到对面、经度翻转 180° 并逐帧来回（叠加「折回 / 夹到界上」两种补救都残留 2 周期环）。最终方案是承认奇点并从根上避开（维护者指出「纬线在极点收敛，东/西在极点失去意义」）：POLAR_LAT_LIMIT = 85 硬限中心纬度（±85° 处 ENU 系完全良态，奇点只在 ±90°），平移回到「纬度线性 + 夹限、经度按 cos(min(|lat|,60°)) 换算」的单调有界映射；sanitizePivot() 统一收口所有入口（拾取点/选中点/外部点），引擎侧 frameAt() 再夹一次作第二道防线。代价：极点带内不再严格等距（东西向偏快），但那里不是驾驶舱观察区。

  6. 经度最短弧（2026-09-17 第四次复验反馈：到达经度 0 的区域时会抽搐后旋转一周到达另一边）。根因：经度是圆周量，但 [-180,180) 的归一化掩盖了这一点 —— approachPivot()（阻尼收敛）与 lerpPivot()（换中心飞行）都对经度做线性插值，于是 179.9 → -179.9 会沿长边穿过经度 0 走 359.8°，相机绕地球一整圈才到对面；isSettled() 用绝对差比较还会把跨 ±180 的极小差值误判成「差 360°、未停稳」，于是持续抽搐；pivotDistanceMeters() 同样线性相减，让「松手重锚」在反经线附近永远判成偏差过大而失效。修法：新增 approachLongitude()，经度插值统一先取最短弧增量（与 heading 同一个 shortestAngleDelta）再归一化；lerpPivot、isSettled、pivotDistanceMeters 一并改走最短弧。

改动文件：src/modules/cockpit/domain/camera.js、src/modules/cockpit/services/cameraControl.js、src/modules/cockpit/services/mapService.js、docs/adr/0008-web-cockpit-camera-controls.md、verify/t03-camera-contract.mjs、verify/t03-camera-walkthrough.mjs。

提交情况（2026-09-17）：方向反转 + 阻尼一次提交，平移惯性修正紧随其后一次（git log 里搜「松手有惯性」）。mapService.js 里那一行 __cockpitMap.setCameraDamping 把手故意没随这两次提交 —— 该文件当时还带着并发会话「底图/配置」票的未提交改动（引用尚未提交的 domain/basemap.js、services/cockpitConfig.js 等），单独提交会产出引用缺失模块的树。维护者裁定：等那一路落地后随它一起提交（那行改动内容极小，落地前 setCameraDamping 只影响 DEV 调参便利性，不影响契约本身）。

进度：100%

已通过维护者人工验收（2026-09-17「T03 确认验收完毕」）。 实现、逻辑闸门（25/25）与真机走查（10/10）全绿。期间维护者四次复验共提了四条修改意见（方向反转、加阻尼、松手惯性、极点异常旋转）与一条经度最短弧，全部落地并各自带可复现的断言。

交付物

  • src/modules/cockpit/domain/camera.js：三键的纯逻辑 —— orbit()（右键）、zoomByWheel()（滚轮）、metersPerPixel() + pivotOffsetMeters() + shiftPivot()（平移）、flightProgress() + lerpPivot()（换中心动画）、pitch 上下限与 range 上下限、formatCameraState()（状态串）。不 import cesium、不碰 DOM。
  • src/modules/cockpit/services/cameraControl.js：状态机（中心、弹簧臂、拖拽态、锁定中心、飞行）+ attachCameraInput() 事件绑定（左/右键 pointer、滚轮 passive:false + preventDefault、右键菜单 preventDefault、setPointerCapture）。引擎以接口注入，所以能脱离浏览器断言。
  • src/modules/cockpit/services/cesiumEngine.js：新增 createCameraEngine(viewer)，把契约用到的 Cesium 方言包出来 —— applyView（lookAtTransform + HeadingPitchRange）、readView（反读当前相机相对中心的 HPR）、pickGroundAtCenter（屏幕中心椭球求交；地形归票 21）、projectPivot（中心点投回画布）、inputTarget/viewport/fovY/now/requestFrame。本文件仍是全仓唯一 import 'cesium' 的地方。
  • src/modules/cockpit/services/mapService.js：引擎就绪后挂相机控制，卸载时先摘事件再销毁实例；对外只暴露 setCameraFocus(point|null) / clearCameraFocus() / getCameraState()；宿主写 data-camera（状态串，走查与人工排查都读它）；DEV 下挂 window.__cockpitMap 把手（演示与走查用，生产构建不含）。
  • verify/t03-camera-contract.mjs：25 项逻辑断言（假引擎）。
  • verify/t03-camera-walkthrough.mjs：10 项真机断言（真 Cesium + page.mouse 真实输入事件；含「先关进入引导」与「识别 HMR 重载」两处环境适配）。
  • 专项诊断/复验脚本：t03-pole-probe.mjs（真机极点）、t03-pole-domain-probe.mjs 与 t03-pan-direction-probe.mjs（纯 domain，用来量清 dy↔南北 的符号）、t03-antimeridian-probe.mjs（纯 domain 弧长）、t03-antimeridian-walkthrough.mjs（真机跨 ±180）。

设计要点

  • 平移按「中心点所在距离上的垂直可视高度」换算像素→米（2·range·tan(fovY/2)/viewportH），与 pitch 无关，4K/窗口尺寸变化都不用改灵敏度。
  • 平移方向由 PAN_FOLLOWS_DRAG 一处开关决定（当前 false = 抓着地图拖，维护者 2026-09-17 裁定）；方向语义集中在 pivotOffsetMeters()，逻辑与走查都跟着它走。
  • 阻尼是「目标态/实际态」双状态：target 跟手、shown 收敛；系数 1 − e^(−dt/τ) 与帧率无关，帧间隔取自排帧时刻的真实时间戳（不是写死的每帧毫秒）。手感旋钮 DAMPING_TAU_MS（默认 110ms）+ DEV 把手 setCameraDamping()。
  • pitch 上下限先给地面视图 [-85, -5]；ADR 里「管线视图允许平视或轻微仰视」的放宽（[-85, 5]）已在常量里备好，等视图预设那一票接（不属本票）。
  • 初始视角不设预设：本票只管控制语义，挂载时按当前真实相机反读 HPR 对齐状态，因此第一次交互不会跳变；「默认全球视角」观感收口仍是维护者待定项（票 27 遗留里也记着）。
  • 中心缺失（看向天空、拾不到椭球）时不动相机，等下一次可拾取再建立中心。

演示路径（三类交互，均可重复）

前置：yarn dev → 打开 /#/cockpit，引擎就绪后宿主上会有 data-camera="h=… p=… r=… pivot=… focus=ground drag=none"。

  1. 左键拖拽（平移）：在中央一张图上按住左键横向拖 —— pivot 变化、h/p/r 不变，画面随之平移（不再旋转）。
  2. 右键拖拽（轨道旋转）：按住右键横向/纵向拖 —— h 随横向像素、p 随纵向像素变化，r 与 pivot 不动；拖拽中松开前不会有任何拾取。
  3. 滚轮（弹簧臂）：滚轮上下 —— 只有 r 变化，h/p/pivot 不动。
  4. 选中换中心（等监测点/设备详情票接 UI 前可用控制台）：__cockpitMap.setCameraFocus({ lon: 110.396, lat: 28.455 }) —— 中心平滑飞到该点，全程 h/r 不变；__cockpitMap.clearCameraFocus() 中心不回退。

验收证据

  • 逻辑：node .scratch/cockpit-shell-panel-layout/verify/t03-camera-contract.mjs → 25/25 通过（左键只平移且方向为「抓着地图拖」、平移方向在 heading=0/90 两点验证、右键只旋转且 range/中心不动、pitch 夹限、拖拽中锁定中心且松手后才换中心、滚轮只改距离并夹限、中心三规则、换中心 8 帧单调且 h/r 全程不变、阻尼渐入不超调 87 帧停稳并吸附、阻尼与帧率无关（60fps 83.8% vs 120fps 83.8%）、平移松手有惯性（松手时滞后 0.0383°，松手后又滑行 0.0329°、85 帧停稳）、滚轮与右键同样有余韵（range 滞后 4410m / heading 滞后 48.1°）、条件重锚（1% 内才重锚、大偏差不跳画面）、极点保护三组（界上朝极点拖落点恒为 12.5000,85.0000；朝极点推进 60 步停在界上且最大经度漂移 0.000000000°；跨 ±180 经线归一）、经度最短弧五组（换中心/阻尼/反向/停稳判据/距离判据跨 ±180 都走短弧：换中心总弧长 0.200°、阻尼 0.0197°、反经线 0.2° 距离与赤道同量级 22264m）、用户操作打断飞行、阻尼可拖调（τ=40 比 τ=400 跟手 9 倍，τ=0 一帧贴齐）、DOM 绑定与默认行为抑制、状态串）。
  • 真机极点复验：node .scratch/cockpit-shell-panel-layout/verify/t03-pole-probe.mjs → 南极段 12 次向南拖经度恒 0.000、纬度恒 -85.000；北极段单调下降、无经度跳变（修复前经度在 0 与 -180 之间无限来回）。
  • 真机反经线复验：node .scratch/cockpit-shell-panel-layout/verify/t03-antimeridian-walkthrough.mjs → 从 179.0° 连续向西拖过 ±180，落点经度 179.0 → -171.1 → … → -81.7，按最短弧解缠后单调推进、单步恒为 9.933°、总弧长 99.330° 与首尾最短弧完全相等（差 0.000） —— 全程零绕路，不再出现「抽搐后旋转一周」。
  • 回归：t01-panel-catalog.mjs 通过（getLifecycleStats 新增 camera 字段，原字段语义未变）、t06-assets.mjs 15/15。
  • 真机走查：node .scratch/cockpit-shell-panel-layout/verify/t03-camera-walkthrough.mjs → 10/10 通过（A1 状态可读、A2 左键只平移、A3 右键只旋转、A4 滚轮只改距离、A5 中心=屏幕中心地面拾取点（投影与画布中心偏差 0px）、A6 换中心飞行、A7 取消不回退、A8 平移交回地面拾取点、A10 阻尼在真机生效、A9 无页面报错）。维护者人工验收据此确认。

走查工具适配（票 30 起）

票 30 引入「进入引导」全屏遮罩后，走查做了三处适配，都记在这里以免后人误读成回归：

  • 先关遮罩再测：引导层点击即进入系统，且引导期间拖动是转星球、滚轮是缩放星球；不先关掉，第一次拖拽会被遮罩吃掉，后面测的就成了引导而不是相机契约。
  • heading/经度按最短弧比较：360° 与 0° 是同一个角度，直接用减法会把「没变」判成「变了 360°」（A2 曾因此假红）。
  • 识别 HMR 重载：并发会话改同仓文件会触发 Vite 热重载，页面一重载引导层重现、dev 把手重建、相机回初始视角，断言全变假红。走查现在打运行标记，收尾核验不一致就判「本轮作废」（退出码 2）而不是报一堆假失败。
  • 另修一处真 bug：projectPivot() 用 Cesium 的 worldToWindowCoordinates 时，实测返回的是相对画布左上角的值，与 getBoundingClientRect() 差一个画布原点偏移（走查里表现为「中心点没落在画布中心」）。现在显式加上画布原点，返回真正的窗口坐标。

验证方案讨论（2026-09-17，维护者裁定暂缓）

维护者指出：GIS 侧还没有可视的 3D Tiles / 地形 / 倾斜摄影，肉眼无法判断相机运动是否符合预期。讨论过三层补强：

  • 数值与解析对照（零新依赖）：用 camera.positionWC / directionWC / upWC 加 SceneTransforms 断言朝向不变性（平移/滚轮期间朝向恒定）、中心始终钉在屏幕中心（≤1 px）、并用「期望相机位置 = 中心 ENU 系里 r·(cos p·sin h, cos p·cos h, −sin p)、期望 up 由 HPR 转出、期望平移位移 = 右手×dx＋前方×(−dy)」做闭式解对照 —— 抓符号、坐标系、帧、roll/up 漂移这类错误，不需要任何可见内容。
  • DEV-only 相机标定场景：Cesium 自带的 GridImageryProvider / TileCoordinatesImageryProvider（无需 Ion token、无需外网）让球面可见，再叠纯 Entity 的 1 km 方格、焊在旋转中心上的圆盘与十字、200 m 高度塔、北/东标签与实时 HUD，把「肉眼判断」升级成「地标投影像素断言 + 截图归档」；默认关闭、import.meta.env.DEV 守卫、不进生产。
  • 维护者裁定：暂都不做，底图另起任务添加（肉眼判断待底图到位后再谈）。故本票不扩验证范围。

记下来的原因：底图/真数据到位后，上面两套断言可直接复用来做回归（标定场景与真场景换内容、不换断言）；本 effort 里承接正式数据的是票 21（3D Tiles / 地形基线）。

结票

维护者 2026-09-17 确认「T03 验收完毕」，本票关闭。复跑方式（需要 http://localhost:8000 上的 yarn dev，按项目规则不自动起服务）：

node .scratch/cockpit-shell-panel-layout/verify/t03-camera-contract.mjs      # 逻辑，25 项
node .scratch/cockpit-shell-panel-layout/verify/t03-camera-walkthrough.mjs   # 真机，10 项
node .scratch/cockpit-shell-panel-layout/verify/t03-pole-probe.mjs           # 真机极点专项
node .scratch/cockpit-shell-panel-layout/verify/t03-antimeridian-walkthrough.mjs  # 真机反经线专项

遗留说明（不阻塞结票，已另处跟踪）：

  • mapService.js 里 __cockpitMap.setCameraDamping 那一行、以及 cesiumEngine.js 里 projectPivot() 的坐标口径修正（加上画布原点，返回真正的窗口坐标），都按维护者裁定随「底图/3D Tiles」那一路一起提交：这两个文件当时带着并发会话的未提交改动（引用尚未提交的 domain/basemap.js、services/cockpitConfig.js 等），单独提交会产出引用缺失模块的树。两者都只影响 DEV 调参/走查，不影响相机契约本身；真机走查 10/10 是在含这两处修正的工作区上跑出来的。
  • 「初始视角不设预设」已由票 30（进入引导 + 主页视角预设：沅陵县城、俯角 -55°、12 km）接手，本票只保证控制语义；两者相接处（引导期间的拖动/滚轮归引导，进入系统后归三键契约）已由本票真机走查覆盖。
  • 极点带内不追求严格等距（东西向偏快、朝极点拖会顶住），±85° 远在沅陵之外；若将来要支持极区绕行，需要把中心改为三维笛卡尔点，属结构性改动，单开票。