Fine-Tuning Camera Control and Orientation / Culling issues in JS 3D Rendering without OpenGL

I’m trying to write a 3D “Engine” in JS and I’ve encountered some issues with rendering. I followed this wikipedia article and this other article on graphics pipelines on how to set up the model, view and projection matrices:

Note that I’m using two-dimensional arrays for vectors for now, so multiplying them with matrices is easier, which means that every value in a vector is an array; that’s annoying, but I’ll change that later on.

const near = 0.1, far = 100, fov = 90
const projection = [
    [1 / Math.tan(fov / 2) / aspectratio, 0,                     0,                      0],
    [0,                                   1 / Math.tan(fov / 2), 0,                      0],
    [0,                                   0,                     -(far+near)/(far-near), 0],
    [0,                                   0,                     -1,                     0]
]

let up = [[0], [1], [0], [1]] // universal up-vector
let camera = [[0], [0], [-4], [1]] // camera position
let cameraUp = [[0], [1], [0], [1]] // perpendicular up-vector for camera in case you're looking up
let target = [[0], [0], [0], [1]] // look-at, the point the camera is looking at
let direction = [[0], [0], [-1], [1]] // supposed to be the direction the camera is looking at
let zaxis = normal(minus(camera, target))
let xaxis = normal(cross(cameraUp, zaxis))
let yaxis = cross(zaxis, xaxis)
viewmatrix = [
    [xaxis[x], xaxis[y], xaxis[z], -dot(xaxis, camera)],
    [yaxis[x], yaxis[y], yaxis[z], -dot(yaxis, camera)],
    [zaxis[x], zaxis[y], zaxis[z], -dot(zaxis, camera)],
    [0,        0,        0,        1                  ]
]

let size = 1
let model = [
    [this.size, 0,         0,         this.position[x]],
    [0,         this.size, 0,         this.position[y]],
    [0,         0,         this.size, this.position[z]],
    [0,         0,         0,         1               ]
]

This is what I’m doing with these matrices:
use() takes in an array of vertices and multiplies the vertices with the matrix

let points = use(projection, use(viewmatrix, use(model, this.vertices)))

// delete points outside the frustum
let outside = []
points.forEach(v => {
   let planes = getFrustumPlanes(projection)
   for (let i = 0; i < planes.length; i++) {
       if (!vertexOutside(v, planes[i])) break
   }

   outside.push(v)
})
        
let divided = outside.map(v => [[v[x] / v[w]], [v[y] / v[w]], [v[z] / v[w]], [1]])
let transformed = divided.map(v => [[width / 2 * (v[x] + 1)], [height / 2 * (v[y] + 1)], [0.5 * v[z] + 0.5], [1]])

[1] For some reason I have to add (width / 2, height / 2) to all the vertices when drawing, even after applying the viewport-transform, otherwise the cube(s) aren’t in the middle of the screen, even if the cube’s position and center is (0, 0, 0) and the camera is looking down the z-axis.

Those pretty much work; when I load 9 cubes next to each other it looks like this:
9 1×1 cubes

[2] The weird thing is that I can see stuff that should be behind me, even though I’m determining whether a vertex is inside the camera frustum with this code:

function vertexOutside(vertex, plane) {
    // Calculate the signed distance from the vertex to the plane
    var distance = dot(vertex, plane.normal) - plane.distance;

    // If the distance is negative, the vertex is outside the frustum plane
    return distance < 0;
}

function getFrustumPlanes(projectionMatrix) {
    var planes = [];

    // Right plane
    planes[0] = {
        normal: [projectionMatrix[3][0] - projectionMatrix[0][0], projectionMatrix[3][1] - projectionMatrix[0][1], projectionMatrix[3][2] - projectionMatrix[0][2]],
        distance: projectionMatrix[3][3] - projectionMatrix[0][3]
    };

    // Left plane
    planes[1] = {
        normal: [projectionMatrix[3][0] + projectionMatrix[0][0], projectionMatrix[3][1] + projectionMatrix[0][1], projectionMatrix[3][2] + projectionMatrix[0][2]],
        distance: projectionMatrix[3][3] + projectionMatrix[0][3]
    };

    // Top plane
    planes[2] = {
        normal: [projectionMatrix[3][0] - projectionMatrix[1][0], projectionMatrix[3][1] - projectionMatrix[1][1], projectionMatrix[3][2] - projectionMatrix[1][2]],
        distance: projectionMatrix[3][3] - projectionMatrix[1][3]
    };

    // Bottom plane
    planes[3] = {
        normal: [projectionMatrix[3][0] + projectionMatrix[1][0], projectionMatrix[3][1] + projectionMatrix[1][1], projectionMatrix[3][2] + projectionMatrix[1][2]],
        distance: projectionMatrix[3][3] + projectionMatrix[1][3]
    };

    // Near plane
    planes[4] = {
        normal: [projectionMatrix[3][0] + projectionMatrix[2][0], projectionMatrix[3][1] + projectionMatrix[2][1], projectionMatrix[3][2] + projectionMatrix[2][2]],
        distance: projectionMatrix[3][3] + projectionMatrix[2][3]
    };

    // Far plane
    planes[5] = {
        normal: [projectionMatrix[3][0] - projectionMatrix[2][0], projectionMatrix[3][1] - projectionMatrix[2][1], projectionMatrix[3][2] - projectionMatrix[2][2]],
        distance: projectionMatrix[3][3] - projectionMatrix[2][3]
    };

    return planes;
}

[3] I’m trying to get the mouse-movement right such that I can look around with it. Right now I’m doing that like this:

 window.addEventListener('mousemove', e => {
        mouse.dx = e.x - mouse.x
        mouse.dy = e.y - mouse.y
        mouse.x = e.x
        mouse.y = e.y

        var sens = 0.2
        var rotX = mouse.dx * sens * 0.1
        var rotY = mouse.dy * sens * 0.1

        const rotYMat = [
            [1, 0,   0,    0],
            [0, Math.cos(rotY), -Math.sin(rotY), 0],
            [0, Math.sin(rotY), Math.cos(rotY),  0],
            [0, 0,   0,    1]
        ]
        
        const rotXMat = [
            [Math.cos(rotX),  0, Math.sin(rotX), 0],
            [0,    1, 0,   0],
            [-Math.sin(rotX), 0, Math.cos(rotX), 0],
            [0,    0, 0,   1]
        ]

        direction = mult(rotXMat, direction)
        direction = mult(rotYMat, direction)

        // this doesn't work yet
        // [1] How do I achieve targetting via mouse movement?
        target = add(camera, direction)
        //cameraUp = normal(cross(target, up))
    })

As you’ll see in the full code, this is super janky but I can’t think of any other way except rotating the direction.

Here’s the full code via pastebin.

New contributor

Mequ Yo is a new contributor to this site. Take care in asking for clarification, commenting, and answering.
Check out our Code of Conduct.

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật