从零3D基础入门XNA

by admin on 2019年6月24日

【题外话】

上一篇小说介绍了3D开垦基础与XNA开采顺序的完好布局,以及选用Model类的Draw方法将模型绘制到荧屏上。本文接着上一篇文章继续,介绍XNA中模型的构造、BasicEffect的利用以及用户输入和界面突显的点子等,本文尽量把蒙受的概念都深入分析清楚,但又避开复杂的数学方面包车型大巴知识,希望对从未接触过3D开荒的同窗有所支持。

 

【体系索引】

  1. 从零3D基础入门XNSylphy.0(1)——3D开拓基础
  2. 从零3D基础入门XNPASSAT.0(2)——模型和BasicEffect

 

【文章索引】

  1. Model模型的布局
  2. BasicEffect效果的装置
  3. XNA的用户输入
  4. XNA分界面的展现方式

 

【一、Model模型的组织】

上一篇文章使用Model自带的Draw方法完结了第一手将载入的Model绘制到内定的任务上去,可是有的时候绘制出来的效劳并不合乎我们的料想,比如下图(下图的模子是经过Maya创立的二个房间):

图片 1

经过ILSpy查看Microsoft.Xna.Framework.Graphics.Model,能够见见其Draw方法的代码如下:

图片 2图片 3

 1 public void Draw(Matrix world, Matrix view, Matrix projection)
 2 {
 3     int count = this.meshes.Count;
 4     int count2 = this.bones.Count;
 5     Matrix[] array = Model.sharedDrawBoneMatrices;
 6     if (array == null || array.Length < count2)
 7     {
 8         array = new Matrix[count2];
 9         Model.sharedDrawBoneMatrices = array;
10     }
11     this.CopyAbsoluteBoneTransformsTo(array);
12     for (int i = 0; i < count; i++)
13     {
14         ModelMesh modelMesh = this.meshes[i];
15         int index = modelMesh.ParentBone.Index;
16         int count3 = modelMesh.Effects.Count;
17         for (int j = 0; j < count3; j++)
18         {
19             Effect effect = modelMesh.Effects[j];
20             if (effect == null)
21             {
22                 throw new InvalidOperationException(FrameworkResources.ModelHasNoEffect);
23             }
24             IEffectMatrices effectMatrices = effect as IEffectMatrices;
25             if (effectMatrices == null)
26             {
27                 throw new InvalidOperationException(FrameworkResources.ModelHasNoIEffectMatrices);
28             }
29             effectMatrices.World = array[index] * world;
30             effectMatrices.View = view;
31             effectMatrices.Projection = projection;
32         }
33         modelMesh.Draw();
34     }
35 }

View Code

里头可知,Draw方法通过遍历模型的Mesh,然后再遍历各种Mesh的Effect,并对每一种Effect实行安装,最后动用Mesh的Draw方法将其绘制到荧屏上。

为了打探Model的渲染,大家率先须求驾驭Model的构造。实际上,在三个Model对象中,包括Bone会集(model.Bones)、Mesh会集(model.Meshes)以及根Bone(model.Root)多个属性,其布局和涉嫌如下

图片 4

能够看到对于各种ModelMesh,包涵一组ModelMeshPart与三个ParentBone。在那之中,

  • ModelMesh表示单个能够单独运动的物理对象。比方,贰个car的Model能够分包三个车体(body)的ModelMesh、三个轮子(wheel)的ModelMesh与一对门(door)的ModelMesh。
  • ModelMeshPart表示单个一致材质的部件,其象征一个单身的绘图调用(draw
    call)。举个例子,上述车身能够涵盖着色的外界、使用碰着映射(environment
    mapping)效果的挡风玻璃以及使用法线贴图(normalmap
    texture)效果的座椅等等。
  • ModelBone表示了相应的ModelMesh怎样转换,其含有三个Transform的转移矩阵。ModelBone是以树形存款和储蓄的,各类ModelBone都有多少个父节点以及若干个子节点。上述的各样ModelMesh都有二个ParentBone,ModelMesh能够依赖ModelBone的转移来规定最终显示的地点等。比如,上述车门的ModelBone与车轮的ModelBone是车身的子节点等等。

为此遍历一个Model中有所的ModelMesh,然后遍历个中全部的ModelMeshPart,并且依据ModelMesh的ParentBone来将每贰个ModelMeshPart绘制到钦命的岗位上就足以绘制出总体的Model。

但是对于种种ModelMeshPart,其实际渲染的功用都留存Effect的习性中,对于暗中认可来讲,Effect均为BasicEffect。其它,对于ModelBone,其转移矩阵都是相持其自己的Parent来的,但是Model类也提供了一个艺术,即CopyAbsoluteBoneTransformsTo(),就可以将各样Bone相对于RootBone的转移矩阵复制到多少个矩阵数组中,然后将其应用到Effect中就可以。这种措施与上述提到的Model.Draw类似,但是本身写的话就足以自定义每一种ModelMeshPart渲染的效应,当然也得以安装每种ModelMeshPart的渲染地方。

那么接下去就遵照这几个思路去落到实处,同一时间在设置每四个Effect时,使用Effect提供的施用默许光照的方法EnableDefaultLighting(),启用后效果如下:

图片 5

诸如此类的效劳就达到了大家的预期,按上述的不二等秘书籍完成的代码如下:

图片 6图片 7

 1 Matrix world = Matrix.CreateWorld(Vector3.Zero, Vector3.Forward, Vector3.Up);
 2 
 3 Matrix[] transforms = new Matrix[model.Bones.Count];
 4 this.model.CopyAbsoluteBoneTransformsTo(transforms);
 5 
 6 foreach (ModelMesh mesh in model.Meshes)
 7 {
 8     Int32 boneIndex = mesh.ParentBone.Index;
 9 
10     foreach (ModelMeshPart part in mesh.MeshParts)
11     {
12         BasicEffect effect = part.Effect as BasicEffect;
13         
14         effect.EnableDefaultLighting();
15         effect.World = transforms[boneIndex] * world;
16         effect.View = cameraView;
17         effect.Projection = cameraProjection;
18     }
19 
20     mesh.Draw();
21 }

View Code

可是那与刚刚看到的Model.Draw的代码并分歧。实际上,XNA为了简化操作,已经将ModelMeshPart的各种Effect放到了ModelMesh的Effects集结中,只需求遍历那个集结就足以,而不供给再遍历ModelMeshPart,再获得Effect了。所以上述代码能够简化为如下的代码:

 1 Matrix world = Matrix.CreateWorld(Vector3.Zero, Vector3.Forward, Vector3.Up);
 2 
 3 Matrix[] transforms = new Matrix[model.Bones.Count];
 4 this.model.CopyAbsoluteBoneTransformsTo(transforms);
 5 
 6 foreach (ModelMesh mesh in model.Meshes)
 7 {
 8     Int32 boneIndex = mesh.ParentBone.Index;
 9     
10     foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
11     {
12         effect.EnableDefaultLighting();
13         effect.World = transforms[boneIndex] * world;
14         effect.View = cameraView;
15         effect.Projection = cameraProjection;
16     }
17 
18     mesh.Draw();
19 }

 

【二、BasicEffect效果的安装】

首先用ILSpy查看下BasicEffect的EnableDefaultLighting()的代码:

public void EnableDefaultLighting()
{
    this.LightingEnabled = true;
    this.AmbientLightColor = EffectHelpers.EnableDefaultLighting(this.light0, this.light1, this.light2);
}

中间this.light0-2为BasicEffect的DirectionalLight0-2,即BasicEffect能够时候的四个光源。而EffectHelpers的EnableDefaultLighting是如此写的:

图片 8图片 9

 1 internal static Vector3 EnableDefaultLighting(DirectionalLight light0, DirectionalLight light1, DirectionalLight light2)
 2 {
 3     light0.Direction = new Vector3(-0.5265408f, -0.5735765f, -0.6275069f);
 4     light0.DiffuseColor = new Vector3(1f, 0.9607844f, 0.8078432f);
 5     light0.SpecularColor = new Vector3(1f, 0.9607844f, 0.8078432f);
 6     light0.Enabled = true;
 7     light1.Direction = new Vector3(0.7198464f, 0.3420201f, 0.6040227f);
 8     light1.DiffuseColor = new Vector3(0.9647059f, 0.7607844f, 0.4078432f);
 9     light1.SpecularColor = Vector3.Zero;
10     light1.Enabled = true;
11     light2.Direction = new Vector3(0.4545195f, -0.7660444f, 0.4545195f);
12     light2.DiffuseColor = new Vector3(0.3231373f, 0.3607844f, 0.3937255f);
13     light2.SpecularColor = new Vector3(0.3231373f, 0.3607844f, 0.3937255f);
14     light2.Enabled = true;
15     return new Vector3(0.05333332f, 0.09882354f, 0.1819608f);
16 }

View Code

能够观察在启用暗中同意光照里其实是给情状光AmbientLightColor以及三束定向光(包干将线的倾向、漫反射颜色及镜面反射颜色)设置了事先定义好的颜料,并启用了那么些光源,那三束定向光的颜色(Light1的漫反射光的水彩如下,但其镜面反射光的水彩为深紫红)和方向大致如下。

图片 10

下图第一个为启用了暗中认可光照后的模子(上一篇文章中的dude),第二、三、几个为只启用暗许光照的情形光及0、1、2三束定向光后的模子,第八个为未有启用默许光照的模子(就像上一篇产生的机能同样):

图片 11

理之当然,在好些个情状下(比方户外的日光等),咱们仅须求七个光源,届时大家如若禁止使用(DirectionalLight*.Enabled
= false)其余三个定向光就可以,当然大家恐怕还要求修改光源的颜色等等。

除开发银行使EnableDefaultLighting,BasicEffect还提供了比较丰盛的参数能够设置。首先来看下上述例子中Effect私下认可的天性:

图片 12

在那之中与光线有关的:

  • LightingEnabled:是还是不是展开光照(默感觉false)。
  • PreferPerPixelLighting:是还是不是开启逐像素的光照(默以为false,为逐顶点光照),逐像素光照绝对于逐点光照效果越来越好,但速度也越来越慢,同不时间还亟需显卡扶助Pixel
    Shader Model 2.0,假诺显卡不支持的话会自动使用逐顶点光照取代。
  • AmbientLightColor:情况光颜色(默感觉Vector3.Zero)。为了在部分光照模型(模型间的光照互不影响)中进步真实感,引进了境遇光的定义。景况光不依附任何光源,但其震慑全部物体。
  • DiffuseColor:漫反射颜色(默以为Vector3.One)。光线照到物体后,物体举行漫反射,其颜色与光线的自由化有关。
  • SpecularColor:镜面反射颜色。光线照到物体后,物体举行全反射,其颜色不止与光线的势头有关,还与观望(相机)的势头有关。
  • EmissiveColor:放射颜色(默以为Vector3.Zero)。放射光是指物体发出的光芒,但在有个别光照模型中,实际上不会对其它物体发生影响。
  • DirectionalLight0、DirectionalLight1、DirectionalLight2:三束定向光(每束都席卷光线的趋势、漫反射颜色与镜面反射颜色)。

内部须要小心的是,在XNA中,颜色的蕴藏并不是使用的Color(A奥迪Q7GB或ABGEnclave),而是采纳的Vector3(或Vector4)。对于Vector3,其x、y、z四个轻重存款和储蓄的个别是揽胜、G、B分别除以255的浮点值(Vector4的w分量存款和储蓄的是Alpha通道除以255的浮点值),所以Vector3.Zero即为雪青,而Vector3.One为水晶色。当然XNA也提供了一个Color类,并且Color也提供了提供了平素调换为Vector3(或Vector4)的方法ToVector3()(或ToVector4())。

除却,BasicEffect还协助设置雾的机能:

  • FogEnabled:是还是不是开启雾的作用(默许为false)。
  • FogColor:雾的水彩(默感觉Vector3.Zero)。
  • FogStart:雾距离相机的始发(近年来)值(暗许为0.0F),这些距离之内的东西不受雾的熏陶。
  • FogEnd:雾距离相机的收尾(最远)值(默以为1.0F),这几个距离之外的事物完全看不清。

也正是说,雾将会在相距相机(FogStart –
FogEnd)的地点发生,这么些距离须求依赖物体所在的岗位决定。设Distance为实体距离相机的偏离,则Distance<FogStart<FogEnd时,物体不受雾的熏陶,与未有雾时一样;当FogStart<FogEnd<Distance时,物体完全看不清(即物体全部为雾的颜料);当FogStart<Distance<FogEnd时,物体受雾的熏陶,物体离FogEnd越近则越看不清。

譬如当人的模子在(0, 0, 0),相机在(120, 120,
120)处,雾的水彩为Gray。下图第二个为未有加雾的效能,首个为FogStart –
FogEnd为200 – 300,第多个为1 – 300,第多个为1 – 100。

图片 13

 

【三、XNA的用户输入】

在私下认可生成XNA程序中的Update方法里,有一个拿走GamePad的气象,当用户1的GamePad按下了“Back”键后将会脱离程序。微软对用户输入的支撑都在Microsoft.Xna.Framework.Input中,除了GamePad之外,微软还支持获取Keyboard、Mouse那二种的景况。其它在Microsoft.Xna.Framework.Input.Touch中,还会有TouchPanel能够博得触摸的景况。与GamePad一样,别的的那些情形也都是经过微软提供给类中的GetState()方法实行获取。

举个例子要获得键盘和鼠标的场地,我们能够通过如下格局:

KeyboardState kbState = Keyboard.GetState();
MouseState mouseState = Mouse.GetState();

对此判定键盘的按钮,能够因此如下的秘籍获得是不是按下了点名开关:

Boolean pressed = kbState.IsKeyDown(Keys.Enter);

而对此鼠标的开关,则要求剖断按钮的ButtonState手艺够,比如判别鼠标左键是或不是按下:

Boolean pressed = (mouseState.LeftButton == ButtonState.Pressed);

除了,假使要咬定鼠标是不是在程序区域内,能够通过如下的办法判定

if (this.GraphicsDevice.Viewport.Bounds.Contains(mouseState.X, mouseState.Y))
{
    //TODO
}

虽说在大部分情况下,假若让用户操作鼠标的话会在程序内展示二个自定义的指针。但一时候写个小程序,为了轻巧希望直接利用系统的指针,我们得以在先后的大肆地点(构造方法、Initialize以至Update也可)写如下的代码,就足以呈现鼠标指针了,反之则能够隐藏:

this.IsMouseVisible = true;

 

【四、XNA分界面包车型大巴突显格局】

私下认可意况下,运转XNA的先后会活动以800*480的分辨率突显,若要修改突显的分辨率,其实特别轻便,仅须要在Game的构造方法中增添如下代码就能够:

graphics.PreferredBackBufferWidth = 1024;
graphics.PreferredBackBufferHeight = 768;

那样XNA的次序就能够依据大家设定的分辨率显示了。除外,假使大家期望XNA的程序能全屏展现,大家还足以增进如下的代码:

graphics.IsFullScreen = true;

本来大家仍是能够让用户来切换全屏与窗口化,不过那行代码写在Update()中是不起功用的,可是XNA提供其它贰个艺术,正是graphics.ToggleFullScreen()。例如大家须要按F键实行全屏与窗口化的切换,能够编写如下的代码:

KeyboardState kbState = Keyboard.GetState();
if (kbState.IsKeyDown(Keys.F))
{
    graphics.ToggleFullScreen();
}

 

【相关链接】

  1. Model
    Class:http://msdn.microsoft.com/en-us/library/Microsoft.Xna.Framework.Graphics.Model.aspx
  2. Models, meshes, parts, and
    bones:http://blogs.msdn.com/b/shawnhar/archive/2006/11/20/models-meshes-parts-and-bones.aspx
  3. What Is a Model
    Bone?:http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd904249.aspx
  4. BasicEffect
    Lighting:http://rbwhitaker.wikidot.com/basic-effect-lighting
  5. BasicEffect Fog:http://rbwhitaker.wikidot.com/basic-effect-fog
  6. 一道学WP7 XNA游戏开采(七.
    3d基本光源):http://www.cnblogs.com/randylee/archive/2011/03/09/1978312.html
  7. 【D3D11玩耍编制程序】学习笔记十二:光照模型:http://blog.csdn.net/bonchoix/article/details/8430561

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