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C#Direct3D编程3D世界中的三角形

王朝c#·作者佚名  2008-05-19
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那什么是真正的3D世界呢?或者说Direct3D的3D模型是什么样的呢?

Direct3D的模型由World 空间,View 空间和光源组成。World空间就像我们现实生活中的空间一样,我们可以把物体放在这个空间的任何地方。但仅仅这样是不够的。因为现实中,我们是通过眼睛来看事物的,存在的东西不一定我们可以看得到,太远的东西看不到,被挡住的东西看不到,太近的东西也看不到,在我们视角以外的东西一样看不到。在Direct3D中用camera来模拟我们的眼睛。

另外还有一个重要概念,transform,变换。在world空间中,我们可以把物体移动,旋转,这需要通过变换来实现。通过camera来决定我们最终能看到的那些东西时也是经过变换。在Direct3D中,变换是通过4x4的矩阵来实现的。

不是搞算法的人没有必要了解矩阵的具体内容,可以通过Maxtrix中的静态函数来创建矩阵:

Matrix.RotationX(), Matrix.RotationY(), Matrix,RotationZ(),创建分别围绕X,Y,Z轴旋转的矩阵。

Matrix.Translation()用来创建移动物体的矩阵。

而与camera相关的变换有两个,View Transform,和Projection Transform.View Transform用来定义camera的信息。而Projection Transform用来定义我们的可见范围,

也就是说那些物体会被绘制到屏幕上去。

另外一个很重要的概念就是光源,在真实世界中,没有光的情况下我们是看不到东西的,即使他存在。而且我们看到的物体的颜色/亮度,与光源的颜色/亮度,与他本身的材质/颜色都有关系。在Direct3D中也是如此,一旦一个物体在我们的可视范围内,并且没有被遮挡住,那么他能否可见,以及什么颜色/亮度,就由光源,物体的材质来决定了。

下面就开始我们的例子。首先把我们的代码中的顶点格式,改成PositionColored格式。注意坐标哦,这里的坐标可不是屏幕坐标系了,而是World坐标系,是左手笛卡尔3D坐标系。第一步的代码如下:

#region Using directives

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Windows.Forms;

using Microsoft.DirectX;

using Microsoft.DirectX.Direct3D;

#endregion

namespace Exam2

{

partial class Form1 : Form

{

private Device device = null;

public Form1()

{

InitializeComponent();

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

}

public void InitializeGraphics()

{

PresentParameters para = new PresentParameters();

para.Windowed = true;

para.SwapEffect = SwapEffect.Discard;

device = new Device( 0, DeviceType.Hardware, this, CreateFlags.HardwareVertexProcessing, para );

}

private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)

{

device.Clear( ClearFlags.Target, Color.Blue, 0.0f, 0 );

CustomVertex.PositionColored[] verts = new CustomVertex.PositionColored[3];

verts[0].Position = new Vector3(0.0f, 1.0f, 1.0f);

verts[0].Color = Color.Aqua.ToArgb();

verts[1].Position = new Vector3(-1.0f, -1.0f, 1.0f);

verts[1].Color = Color.Black.ToArgb();

verts[2].Position = new Vector3(1.0f, -1.0f, 1.0f);

verts[2].Color = Color.Purple.ToArgb();

device.BeginScene();

device.VertexFormat = CustomVertex.PositionColored.Format;

device.DrawUserPrimitives( PrimitiveType.TriangleList, 1, verts );

device.EndScene();

device.Present();

this.Invalidate();

}

}

}

运行以下看看,呵呵,什么也看不到!就是蓝色背景的窗口,谁动了我的漂亮的三角形阿?

原因就在我们上面讲到的内容里。我们这里使用的PositonColored顶点格式,是未经过变换的,没有任何视图变换的信息,Direct3D就认为他们都不可见了。所以……

我们接下来,就要把我们的漂亮的三角形找回来:加入camera的信息。

新的代码如下:

#region Using directives

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Windows.Forms;

using Microsoft.DirectX;

using Microsoft.DirectX.Direct3D;

#endregion

namespace Exam2

{

partial class Form1 : Form

{

private Device device = null;

public Form1()

{

InitializeComponent();

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

}

public void InitializeGraphics()

{

PresentParameters para = new PresentParameters();

para.Windowed = true;

para.SwapEffect = SwapEffect.Discard;

device = new Device( 0, DeviceType.Hardware, this, CreateFlags.HardwareVertexProcessing, para );

}

public void SetupCamera()

{

device.Transform.Projection = Matrix.PerspectiveFovLH( ( float ) Math.PI / 4, this.Width / this.Height, 1.0f, 100.0f );

device.Transform.View = Matrix.LookAtLH( new Vector3( 0, 0, 5.0f ), new Vector3(), new Vector3( 0, 1, 0 ) );

//

device.RenderState.Lighting = false;

}

private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)

{

device.Clear( ClearFlags.Target, Color.Blue, 0.0f, 0 );

SetupCamera();

CustomVertex.PositionColored[] verts = new CustomVertex.PositionColored[3];

verts[0].Position = new Vector3(0.0f, 1.0f, 1.0f);

verts[0].Color = Color.Aqua.ToArgb();

verts[1].Position = new Vector3(-1.0f, -1.0f, 1.0f);

verts[1].Color = Color.Black.ToArgb();

verts[2].Position = new Vector3(1.0f, -1.0f, 1.0f);

verts[2].Color = Color.Purple.ToArgb();

device.BeginScene();

device.VertexFormat = CustomVertex.PositionColored.Format;

device.DrawUserPrimitives( PrimitiveType.TriangleList, 1, verts );

device.EndScene();

device.Present();

this.Invalidate();

}

}

}

Matrix.LookAtLH()函数就是设置View Transform的信息(Camera的信息)。第一参数,是camera在world 空间的位置;第二个参数,camera在对着那一点(不懂?就好像我们的眼睛,只能盯着一点看,其他的是用余光来看的),第三个参数表示那个是“上”(也就是我们脑袋指向的方向,我们倒立看东西时,上就是下,我们躺着看东西时,上就是左/右。场外音:你演杂技呢)。代码里的函数,把camera放在了Z轴上,看着坐标原点(?

你怎么老看xx的地方……,没办法,不良少年啊),上方向是Y轴。

Matrix.PerspectiveFovLH()函数设置投射变换。第一个参数,视角;第二个参数,可视区的长宽比(我们可视区的界面是矩型,就像camera的取景器),第三个参数是我们最近可以看到的地方,第四个参数,我们最远可以看到的地方。这样就描述出来一个四棱锥拄体。所有在这个空间的物体都是可见的。

 
 
 
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