directx9 3d 快速上手 5
by sssa2000
這一章的內容相對很簡單，控制mesh的移動，旋轉等等，其實這一切都是在對矩陣進行操作。在 dx中，用到的變換有3種，一種是基于word坐標系的，一種是基于view坐標系的，還有一種是基于投影的變換。而這些變換都是通過矩陣的運算來實現的，在.net的托管環境下，實現這些操作相對于非托管來說簡單一寫，不用對矩陣的每個值運算。
關于矩陣的運算和變換的關系，很多文章都有分析，gameres也有很多這樣的好文章，例如：http://dev.gameres.com/program/visual/3d/3dgame.mht 這里就有很詳細的介紹。
我們這篇文章不研究細節，因為畢竟是快速開發，我們的目標就是用鍵盤控制讀入的mesh的運動。
其實在前面一篇文章中我們就有提到幾個函數，只是沒有介紹。我們來看看我們這一篇中要用到的幾個簡單的函數，從字面我們就可以判斷出這些函數有什么用：
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，我們現在重新打開上一次的讀入mesh的那個工程，我們現在要加入新的部分，既然是用鍵盤控制那么就要首先對鍵盤的狀態進行分析：
string status=null;//用于保存狀態
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"; //向左旋轉
}
else if ((e.keycode == keys.right) || (e.keycode == keys.numpad6))
{
status="right";//向右旋轉
}
else if((e.keycode ==keys.up )||(e.keycode ==keys.numpad8 ))
{
status="up";//向上旋轉
}
else if((e.keycode ==keys.down )||(e.keycode ==keys.numpad2 ))
{
status="down";//向下旋轉
}
else if(e.keycode ==keys.enter)
{
status="stop";//停止旋轉
}
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
}
}
很簡單，以至于沒什么可說的，下面就要對mesh進行移動，由于我們觀察的運動都是相對運動，所以無論你是對攝像機進行操作還是進行世界變換都是可以的，隨你所好。我們對drawmesh函數進行修改,主要是對狀態的判斷，然后對相應的矩陣進行變換：
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[i];
device.settexture(0, meshtextures[i]);
mesh.drawsubset(i);
}
}
public: void rotatex(
float angle
);
public function rotatex(
angle : float
);
這里我們處理小車前后移動的時候，沒有直接使用世界變換，而是對攝影機進行了操作，這也很好理解，為了達到這個目的，我把setupcamera函數小小的修改了一下：
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;
}
我給它加了一個參數，這個參數就是攝像機在z軸的位置，我們只需要修改攝像機在z軸的位置就可以實現透視效果，用這個方法實現我們這個簡單的需求是很恰當的
這里再來對這里面的2個函數分析一下：
device.transform.projection用來獲取或者設置投影變換矩陣，它本身也是一個matrix型的變量。matrix.perspectivefovlh方法：
public static matrix perspectivefovlh(
float fieldofviewy, //y方向的視覺范圍，弧度表示，即y方向的視域角
float aspectratio, //視覺范圍的長寬比
float znearplane, //近裁減平面
float zfarplane//遠裁減平面
);
和非托管的相比，僅僅少了一個參數。定義寬高比的作用是，如果用戶改變了窗口的大小，那么仍然就可以正確的顯示物體的大小。最后兩個參數是 近遠裁減平面，必須為這兩個平面指定2個z值，一般來說，假設物體將在z軸的1.0f和1000f之間運動時，就分別把這兩個參數設為1.0f，1000.0f。
再來看看另外方法：matrix.lookatlh方法。 在使用觀察矩陣來建立一個立體的照相機模型后，允許玩家通過一系列不同的觀察點來看世界，使用matrix.lookatlh方法建立的照相機模型，是一種十分高效的照相機模型，但是注意，這一種模型不能繞所有的軸做三維轉動。
public static matrix lookatlh(
vector3 cameraposition,//相機位置
vector3 cameratarget, //相機的方向
vector3 cameraupvector //相機的up向量
);
其中第二個參數為相機的面對方向，假設相機面對的是z軸的方向，那么就設置為(0,0,1)。好，現在也許有人要問，那如果面對的是z軸的負方向呢？這也就是第3個參數的目的，第三個參數定一個up向量，所以如果相機是正著放的，那么第3個參數就應該是(0,1,0)，如果是倒著放的就是(0,-1,0)。所以如果面對的是z的負方向，第三個參數就是(0,-1,0)。
利用這個方法我們可以輕易的建立一個跟隨式的相機(follow-up camera)，例如實現第一人稱視角，只需要把第2個參數指向跟隨物體的方向，把相機位置設置為這個物體的周圍。前面我們提過，這類相機不能繞自身旋轉。
好，讓我們來簡單實現這個功能，我們想讓汽車前進后退的時候能讓攝像機來跟隨它，首先，我們必須得到讀入的mesh的x,y,z這樣才能給攝像機提供第一個參數，其次我們要確定朝向，在這里，很好確定，因為汽車就是朝z方向開的，好了，都確定下來我們就可以寫代碼了。為了得到mesh的位置，就要使用mesh內置的定點緩沖。
……………………………………..
loadmesh(@"../.. r.x");
vb=mesh.vertexbuffer; //取得讀入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的邊框
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; //試出來的，這樣才能使攝像機近似在車子中心
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函數判斷攝像機的選擇。
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;
}
這樣就完成了這個功能，不過這里只是簡單模擬一下，只有在前進后退的時候才有效果，不過由于沒有參照物，在前進后退的時候看不出畫面的變化。下面貼出完整的代碼：
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; //小車狀態，向左轉動還是向右轉動，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(@"../.. r.x");
vb=mesh.vertexbuffer; //取得讀入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);
}
}
}
}
好幸庫，結束。
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