zz:DirectX9 3D 快速上手 5

DirectX9 3D 快速上手 5

这一章的内容相对很简单，控制Mesh的移动，旋转等等，其实这一切都是在对矩阵进行操作。在 DX中，用到的变换有3种，一种是基于Word坐标系的，一种是基于View坐标系的，还有一种是基于投影的变换。而这些变换都是通过矩阵的运算来实现的，在.Net的托管环境下，实现这些操作相对于非托管来说简单一写，不用对矩阵的每个值运算。
关于矩阵的运算和变换的关系，很多文章都有分析，GameRes也有很多这样的好文章，例如：http://dev.gameres.com/Program/Visual/3D/3DGame.mht 这里就有很详细的介绍。我们这篇文章不研究细节，因为毕竟是快速开发，我们的目标就是用键盘控制读入的Mesh的运动。其实在前面一篇文章中我们就有提到几个函数，只是没有介绍。我们来看看我们这一篇中要用到的几个简单的函数，从字面我们就可以判断出这些函数有什么用：

Matrix.RotateX方法：public void RotateX( float angle);Matrix. RotateY方法：public void RotateY( float angle);Matrix.RotateX方法：public void RotateZ( float angle);Matrix.Translation方法：public static Matrix Translation(float offsetx, float offsety, float offsetz);

好，我们现在重新打开上一次的读入Mesh的那个工程，我们现在要加入新的部分，既然是用键盘控制那么就要首先对键盘的状态进行分析： String status=null;//用于保存状态

protected override void OnKeyDown(System.Windows.Forms.KeyEventArgs e)

{

// Handle the escape key for quiting

if (e.KeyCode == Keys.Escape)

{

// Close the form and return

this.Close();

return;

}

// Handle left and right keys

else if ((e.KeyCode == Keys.Left) || (e.KeyCode == Keys.NumPad4))

{

status="left"; //向左旋转

}

else if ((e.KeyCode == Keys.Right) || (e.KeyCode == Keys.NumPad6))

{

status="right";//向右旋转

}

else if((e.KeyCode ==Keys.Up )||(e.KeyCode ==Keys.NumPad8 ))

{

status="up";//向上旋转

}

else if((e.KeyCode ==Keys.Down )||(e.KeyCode ==Keys.NumPad2 ))

{

status="down";//向下旋转

}

else if(e.KeyCode ==Keys.Enter)

{

status="stop";//停止旋转

}

else if(e.KeyCode ==Keys.W )

{

status="goahead";//向前

}

else if(e.KeyCode ==Keys.S )

{

status="goback";//向后

}

else if(e.KeyCode ==Keys.A)

{

status="goleft";//向左

}

else if(e.KeyCode ==Keys.D )

{

status="goright";//向右

}

}很简单，以至于没什么可说的，下面就要对Mesh进行移动，由于我们观察的运动都是相对运动，所以无论你是对摄像机进行操作还是进行世界变换都是可以的，随你所好。我们对DrawMesh函数进行修改,主要是对状态的判断，然后对相应的矩阵进行变换： private void DrawMesh(string stat)

if(stat=="left")

{

angle=angle+0.1f;

device.Transform.World = Matrix.RotationY (angle);

}

else if(stat=="right")

{

angle=angle-0.1f;

device.Transform.World = Matrix.RotationY (angle);

}

else if(stat=="up")

{

angle=angle+0.1f;

device.Transform.World = Matrix.RotationX (angle);

}

else if(stat=="down")

{

angle=angle-0.1f;

device.Transform.World = Matrix.RotationX (angle);

}

else if(stat=="stop")

{

angle=0.0f;

//device.Reset ()

}

else if(stat=="goahead")

{

v=v+0.1f;

}

else if(stat=="goback")

{

v=v-0.1f;

}

else if(stat=="goleft")

{

offsetx=offsetx+0.01f;

device.Transform.World = Matrix.Translation(offsetx,0,0);

}

else if(stat=="goright")

{

offsetx=offsetx-0.01f;

device.Transform.World = Matrix.Translation(offsetx,0,0);

}

for (int i = 0; i < meshMaterials.Length; i++)

{

device.Material = meshMaterials;

device.SetTexture(0, meshTextures[i]);

mesh.DrawSubset(i);

}

}

public: void RotateX( float [i]angle );

public function RotateX( angle : float );

这里我们处理小车前后移动的时候，没有直接使用世界变换，而是对摄影机进行了操作，这也很好理解，为了达到这个目的，我把SetupCamera函数小小的修改了一下：

private void SetupCamera(float deep )

{

device.Transform.Projection = Matrix.PerspectiveFovLH((float)Math.PI / 4, this.Width / this.Height, 1.0f, 10000.0f);

device.Transform.View = Matrix.LookAtLH(new Vector3(0,0, 10.0f+deep), new Vector3(), new Vector3(0,1,0));

device.Lights[0].Type = LightType.Directional;

device.Lights[0].Diffuse = Color.White;

device.Lights[0].Direction = new Vector3(0, -1, -1);

device.Lights[0].Update();

device.Lights[0].Enabled = true;

}我给它加了一个参数，这个参数就是摄像机在Z轴的位置，我们只需要修改摄像机在Z轴的位置就可以实现透视效果，用这个方法实现我们这个简单的需求是很恰当的这里再来对这里面的2个函数分析一下：device.Transform.Projection用来获取或者设置投影变换矩阵，它本身也是一个Matrix型的变量。Matrix.PerspectiveFovLH方法：

public static Matrix PerspectiveFovLH(
float fieldOfViewY, //Y方向的视觉范围，弧度表示，即Y方向的视域角
float aspectRatio, //视觉范围的长宽比
float znearPlane, //近裁减平面
float zfarPlane//远裁减平面
);

和非托管的相比，仅仅少了一个参数。定义宽高比的作用是，如果用户改变了窗口的大小，那么仍然就可以正确的显示物体的大小。最后两个参数是 近远裁减平面，必须为这两个平面指定2个Z值，一般来说，假设物体将在Z轴的1.0f和1000f之间运动时，就分别把这两个参数设为1.0f，1000.0f。再来看看另外方法：Matrix.LookAtLH方法。 在使用观察矩阵来建立一个立体的照相机模型后，允许玩家通过一系列不同的观察点来看世界，使用Matrix.LookAtLH方法建立的照相机模型，是一种十分高效的照相机模型，但是注意，这一种模型不能绕所有的轴做三维转动。

public static Matrix LookAtLH(
Vector3 cameraPosition,//相机位置
Vector3 cameraTarget, //相机的方向
Vector3 cameraUpVector //相机的Up向量
);

其中第二个参数为相机的面对方向，假设相机面对的是Z轴的方向，那么就设置为(0,0,1)。好，现在也许有人要问，那如果面对的是Z轴的负方向呢？这也就是第3个参数的目的，第三个参数定一个Up向量，所以如果相机是正着放的，那么第3个参数就应该是(0,1,0)，如果是倒着放的就是(0,-1,0)。所以如果面对的是Z的负方向，第三个参数就是(0,-1,0)。

利用这个方法我们可以轻易的建立一个跟随式的相机(follow-up camera)，例如实现第一人称视角，只需要把第2个参数指向跟随物体的方向，把相机位置设置为这个物体的周围。前面我们提过，这类相机不能绕自身旋转。

好，让我们来简单实现这个功能，我们想让汽车前进后退的时候能让摄像机来跟随它，首先，我们必须得到读入的Mesh的x,y,z这样才能给摄像机提供第一个参数，其次我们要确定朝向，在这里，很好确定，因为汽车就是朝Z方向开的，好了，都确定下来我们就可以写代码了。为了得到mesh的位置，就要使用Mesh内置的定点缓冲。

……………………………………..

LoadMesh(@"../../sr.x");

vb=mesh.VertexBuffer; //取得读入mesh的中心

try

{

Vector3 max;

Vector3 min;

GraphicsStream gs = vb.Lock(0, 0, LockFlags.None);

Geometry.ComputeBoundingBox(gs, mesh.NumberVertices, mesh.VertexFormat, out min, out max); //取得mesh的边框

float tx = (max.X - min.X)/2;

float ty =( max.Y - min.Y)/2;

float tz =( max.Z - min.Z);

pos.X =tx-0.9f; //试出来的，这样才能使摄像机近似在车子中心

pos.Y =ty+0.6f;

pos.Z =tz-1.8f;

//float cameraHeadingH=

lookat = new Vector3 (0,0,1);

}

finally

{

vb.Unlock();

vb.Dispose();

}

修改KeyDown并且修改SetupCamera函数判断摄像机的选择。

private void SetupCamera(float deep )

{

device.Transform.Projection = Matrix.PerspectiveFovLH((float)Math.PI / 4, this.Width / this.Height, 1.0f, 10000.0f);

if(camera%2!=0)

device.Transform.View = Matrix.LookAtLH(new Vector3(0,0, 10.0f+deep), new Vector3(), new Vector3(0,1,0));

else

device.Transform .View =Matrix.LookAtLH (pos,new Vector3 (0,1,0),new Vector3 (0,1,0));

device.Lights[0].Type = LightType.Directional;

device.Lights[0].Diffuse = Color.White;

device.Lights[0].Direction = new Vector3(0, -1, -1);

device.Lights[0].Update();

device.Lights[0].Enabled = true;

}

这样就完成了这个功能，不过这里只是简单模拟一下，只有在前进后退的时候才有效果，不过由于没有参照物，在前进后退的时候看不出画面的变化。下面贴出完整的代码：

using System;

using System.Drawing;

using System.Collections;

using System.ComponentModel;

using System.Windows.Forms;

using System.Data;

using Microsoft.DirectX;

using Microsoft.DirectX.Direct3D;

namespace Chapter5Code

{

/// <summary>

/// Summary description for Form1.

/// </summary>

public class Form1 : System.Windows.Forms.Form

{

private Device device = null;

PresentParameters presentParams =null;

private Mesh mesh = null;

private Material[] meshMaterials;

private Texture[] meshTextures;

private Mesh mesh2=null;

Material[] meshMaterials2;

Texture[] meshTextures2;

string status=null; //小车状态，向左转动还是向右转动，或者停止

private VertexBuffer vb = null;

Vector3 pos;

Vector3 lookat;

int camera=1;

float angle=0.0f;

float v=0.1f;

float offsetx=0.1f;

/// <summary>

/// Required designer variable.

/// </summary>

private System.ComponentModel.Container components = null;

public Form1()

{

//

// Required for Windows Form Designer support

//

InitializeComponent();

this.SetStyle(ControlStyles.AllPaintingInWmPaint | ControlStyles.Opaque, true);

}

/// <summary>

/// We will initialize our graphics device here

/// </summary>

public void InitializeGraphics()

{

// Set our presentation parameters

PresentParameters presentParams = new PresentParameters();

presentParams.Windowed = true;

presentParams.SwapEffect = SwapEffect.Discard;

presentParams.AutoDepthStencilFormat = DepthFormat.D16;

presentParams.EnableAutoDepthStencil = true;

// Create our device

device = new Device(0, DeviceType.Hardware, this, CreateFlags.SoftwareVertexProcessing, presentParams);

// Load our mesh

LoadMesh(@"../../sr.x");

vb=mesh.VertexBuffer; //取得读入mesh的中心

try

{

Vector3 max;

Vector3 min;

GraphicsStream gs = vb.Lock(0, 0, LockFlags.None);

Geometry.ComputeBoundingBox(gs, mesh.NumberVertices, mesh.VertexFormat, out min, out max);

float tx = (max.X - min.X)/2;

float ty =( max.Y - min.Y)/2;

float tz =( max.Z - min.Z);

pos.X =tx-0.9f;

pos.Y =ty+0.6f;

pos.Z =tz-1.8f;

//float cameraHeadingH=

lookat = new Vector3 (0,0,1);

}

finally

{

vb.Unlock();

vb.Dispose();

}

}

private void LoadMesh(string file)

{

ExtendedMaterial[] mtrl;

// Load our mesh

mesh = Mesh.FromFile(file, MeshFlags.Managed, device, out mtrl);

// If we have any materials, store them

if ((mtrl != null) && (mtrl.Length > 0))

{

meshMaterials = new Material[mtrl.Length];

meshTextures = new Texture[mtrl.Length];

// Store each material and texture

for (int i = 0; i < mtrl.Length; i++)

{

meshMaterials[i] = mtrl[i].Material3D;

if ((mtrl[i].TextureFilename != null) && (mtrl[i].TextureFilename != string.Empty))

{

// We have a texture, try to load it

meshTextures[i] = TextureLoader.FromFile(device, @"../../" + mtrl[i].TextureFilename);

}

}

}

}

protected override void OnKeyDown(System.Windows.Forms.KeyEventArgs e)

{

// Handle the escape key for quiting

if (e.KeyCode == Keys.Escape)

{

// Close the form and return

this.Close();

return;

}

// Handle left and right keys

else if ((e.KeyCode == Keys.Left) || (e.KeyCode == Keys.NumPad4))

{

status="left";

}

else if ((e.KeyCode == Keys.Right) || (e.KeyCode == Keys.NumPad6))

{

status="right";

}

else if((e.KeyCode ==Keys.Up )||(e.KeyCode ==Keys.NumPad8 ))

{

status="up";

}

else if((e.KeyCode ==Keys.Down )||(e.KeyCode ==Keys.NumPad2 ))

{

status="down";

}

else if(e.KeyCode ==Keys.Enter)

{

status="stop";

}

else if(e.KeyCode ==Keys.W )

{

status="goahead";

}

else if(e.KeyCode ==Keys.S )

{

status="goback";

}

else if(e.KeyCode ==Keys.A)

{

status="goleft";

}

else if(e.KeyCode ==Keys.D )

{

status="goright";

}

else if(e.KeyCode ==Keys.C)

{

camera++;

}

}

private void SetupCamera(float deep )

{

device.Transform.Projection = Matrix.PerspectiveFovLH((float)Math.PI / 4, this.Width / this.Height, 1.0f, 10000.0f);

if(camera%2!=0)

device.Transform.View = Matrix.LookAtLH(new Vector3(0,0, 10.0f+deep), new Vector3(), new Vector3(0,1,0));

else

device.Transform .View =Matrix.LookAtLH (pos,new Vector3 (0,1,0),new Vector3 (0,1,0));

//device.RenderState.Ambient = Color.DarkBlue;

device.Lights[0].Type = LightType.Directional;

device.Lights[0].Diffuse = Color.White;

device.Lights[0].Direction = new Vector3(0, -1, -1);

device.Lights[0].Update();

device.Lights[0].Enabled = true;

}

protected override void OnPaint(System.Windows.Forms.PaintEventArgs e)

{

device.Clear(ClearFlags.Target | ClearFlags.ZBuffer, Color.CornflowerBlue, 1.0f, 0);

SetupCamera(v );

device.BeginScene();

// Draw our Mesh

DrawMesh(status);

device.EndScene();

device.Present();

this.Invalidate();

}

private void DrawMesh(string stat)

{

// angle += 0.01f;

// device.Transform.World = Matrix.RotationYawPitchRoll(yaw, pitch, roll) * Matrix.Translation(x, y, z);

if(stat=="left")

{

angle=angle+0.1f;

device.Transform.World = Matrix.RotationY (angle);

}

else if(stat=="right")

{

angle=angle-0.1f;

device.Transform.World = Matrix.RotationY (angle);

}

else if(stat=="up")

{

angle=angle+0.1f;

device.Transform.World = Matrix.RotationX (angle);

}

else if(stat=="down")

{

angle=angle-0.1f;

device.Transform.World = Matrix.RotationX (angle);

}

else if(stat=="stop")

{

angle=0.0f;

//device.Reset ()

}

else if(stat=="goahead")

{

v=v+0.1f;

}

else if(stat=="goback")

{

v=v-0.1f;

}

else if(stat=="goleft")

{

offsetx=offsetx+0.001f;

device.Transform.World = Matrix.Translation(offsetx,0,0);

//device.Transform .View =Matrix.Translation(offsetx,0,0);

// pos.X -=offsetx;

// device.Transform .View =Matrix.LookAtLH(pos,new Vector3 (0,0,1),new Vector3 (0,1,0));

}

else if(stat=="goright")

{

offsetx=offsetx-0.001f;

device.Transform.World = Matrix.Translation(offsetx,0,0);

}

for (int i = 0; i < meshMaterials.Length; i++)

{

device.Material = meshMaterials[i];

device.SetTexture(0, meshTextures[i]);

mesh.DrawSubset(i);

}

}

/// <summary>

/// Clean up any resources being used.

/// </summary>

protected override void Dispose( bool disposing )

{

if( disposing )

{

if (components != null)

{

components.Dispose();

}

}

base.Dispose( disposing );

}

#region Windows Form Designer generated code

/// <summary>

/// Required method for Designer support - do not modify

/// the contents of this method with the code editor.

/// </summary>

private void InitializeComponent()

{

this.components = new System.ComponentModel.Container();

this.Size = new Size(800,600);

this.Text = "Form1";

}

#endregion

/// <summary>

/// The main entry point for the application.

/// </summary>

static void Main()

{

using (Form1 frm = new Form1())

{

// Show our form and initialize our graphics engine

frm.Show();

frm.InitializeGraphics();

Application.Run(frm);

}

}

}

}

好幸库，结束。