directx9 3d 快速上手 5
by sssa2000
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[i];
device.settexture(0, meshtextures[i]);
mesh.drawsubset(i);
}
}
public: void rotatex(
float 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(@"../.. r.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(@"../.. r.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。
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