从零3D基础入门XNA

【题外话】

上一篇文章介绍了3D开辟基础与XNA开采顺序的完全结构,以及接纳Model类的Draw方法将模型绘制到荧屏上。本文接着上一篇小说继续,介绍XNA中模型的组织、BasicEffect的利用以及用户输入和分界面展现的措施等,本文尽量把蒙受的定义都分析清楚,但又避开复杂的数学方面包车型地铁学识,希望对从未接触过3D开采的同桌有所帮忙。

 

【系列索引】

  1. 从零3D基础入门XN卡罗拉.0(1)——3D开辟基础
  2. 从零3D基础入门XN沃兰多.0(2)——模型和BasicEffect

 

【小说索引】

  1. Model模型的协会
  2. BasicEffect效果的安装
  3. XNA的用户输入
  4. XNA分界面包车型的士显示方式

 

【一、Model模型的协会】

上一篇文章使用Model自带的Draw方法完成了平昔将载入的Model绘制到钦赐的岗位上去,可是不时绘制出来的效益并不合乎大家的料想,举例下图(下图的模型是透过Maya创立的三个屋企):

图片 1

经过ILSpy查看Microsoft.Xna.Framework.Graphics.Model,可以看出其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

中间可知,Draw方法通过遍历模型的Mesh,然后再遍历每一个Mesh的Effect,并对各样Effect举办设置,最后采用Mesh的Draw方法将其绘制到荧屏上。

为了了然Model的渲染,大家首先需求掌握Model的构造。实际上,在一个Model对象中,包罗Bone集结(model.Bones)、Mesh集结(model.Meshes)以及根Bone(model.Root)多少个天性,其组织和关系如下

图片 4

能够看看对于各个ModelMesh,包括一组ModelMeshPart与三个ParentBone。在那之中,

  • ModelMesh代表单个能够独立运动的大要对象。举个例子,二个car的Model能够蕴含多个车体(body)的ModelMesh、多个轮子(wheel)的ModelMesh与一对门(door)的ModelMesh。
  • ModelMeshPart表示单个同样质地的构件,其象征一个独立的绘图调用(draw
    call)。举例,上述车身能够蕴含着色的外表、使用情状映射(environment
    mapping)效果的挡风玻璃以及利用法线贴图(normalmap
    texture)效果的座椅等等。
  • ModelBone表示了相应的ModelMesh怎样调换,其含有五个Transform的退换矩阵。ModelBone是以树形存款和储蓄的,每一种ModelBone都有叁个父节点以及若干个子节点。上述的各样ModelMesh都有一个ParentBone,ModelMesh能够依据ModelBone的改换到规定最终显示的地点等。举例,上述车门的ModelBone与车轮的ModelBone是车身的子节点等等。

从而遍历多少个Model中存有的ModelMesh,然后遍历当中具备的ModelMeshPart,并且遵照ModelMesh的ParentBone来将每二个ModelMeshPart绘制到钦赐的职务上就足以绘制出总体的Model。

但是对此各个ModelMeshPart,其实际渲染的效能都存在Effect的属性中,对于私下认可来讲,Effect均为BasicEffect。其它,对于ModelBone,其转移矩阵都以周旋其本人的Parent来的,可是Model类也提供了二个格局,即CopyAbsoluteBoneTransformsTo(),就可以将各种Bone绝对于RootBone的转变矩阵复制到贰个矩阵数组中,然后将其利用到Effect中就可以。这种办法与上述提到的Model.Draw类似,然则本身写的话就足以自定义种种ModelMeshPart渲染的效用,当然也能够安装各个ModelMeshPart的渲染地方。

那正是说接下去就依据那几个思路去完结,同一时间在装置每八个Effect时,使用Effect提供的使用暗中同意光照的方法EnableDefaultLighting(),启用后效果如下:

图片 5

如此那般的功力就直达了大家的料想,按上述的主意完毕的代码如下:

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

然则那与刚刚来看的Model.Draw的代码并差异。实际上,XNA为了简化操作,已经将ModelMeshPart的每种Effect放到了ModelMesh的Effects集结中,只须要遍历这么些集结就足以,而没有要求再遍历ModelMeshPart,再取得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效果的设置】

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);
}

个中this.light0-2为BasicEffect的DirectionalLight0-2,即BasicEffect能够时候的多少个光源。而EffectHelpers的EnableDefaultLighting是这么写的:

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

能够看到在启用暗中同意光照里其实是给条件光AmbientLightColor以及三束定向光(包罗光线的矛头、漫反射颜色及镜面反射颜色)设置了先行定义好的颜色,并启用了那一个光源,那三束定向光的水彩(Light1的漫反射光的颜料如下,但其镜面反射光的颜色为玉米黄)和样子大概如下。

图片 10

下图第二个为启用了暗中同意光照后的模子(上一篇文章中的dude),第二、三、八个为只启用暗中同意光照的境况光及0、1、2三束定向光后的模型,第七个为未有启用默许光照的模型(就如上一篇发生的功力同样):

图片 11

本来,在无数情形下(举个例子户外的日光等),我们仅必要三个光源,届时大家只要禁止使用(DirectionalLight*.Enabled
= false)别的五个定向光就可以,当然大家也许还须求修改光源的颜色等等。

除却使用EnableDefaultLighting,BasicEffect还提供了相比较丰硕的参数能够设置。首先来看下上述例子中Effect暗中认可的性质:

图片 12

里头与光线有关的:

  • LightingEnabled:是不是张开光照(默感到false)。
  • PreferPerPixelLighting:是还是不是张开逐像素的光照(默以为false,为逐顶点光照),逐像素光照相对于逐点光照效果更加好,但速度也越来越慢,同不日常间还索要显卡援助Pixel
    Shader Model 2.0,假如显卡不帮忙的话会自行使用逐顶点光照代替。
  • AmbientLightColor:情状光颜色(默以为Vector3.Zero)。为了在有的光照模型(模型间的普照互不影响)中压实真实感,引进了境况光的概念。情况光不借助任何光源,但其震慑全体物体。
  • DiffuseColor:漫反射颜色(默以为Vector3.One)。光线照到物体后,物体举办漫反射,其颜色与光线的取向有关。
  • SpecularColor:镜面反射颜色。光线照到物体后,物体进行全反射,其颜色不仅仅与光线的大势有关,还与调查(相机)的样子有关。
  • EmissiveColor:放射颜色(默以为Vector3.Zero)。放射光是指物体发出的亮光,但在一部分光照模型中,实际上不会对其他实体爆发影响。
  • DirectionalLight0、DirectionalLight1、DirectionalLight2:三束定向光(每束都席卷光线的主旋律、漫反射颜色与镜面反射颜色)。

里头须要专注的是,在XNA中,颜色的存款和储蓄并不是行使的Color(A奥迪Q3GB或ABGLX570),而是利用的Vector3(或Vector4)。对于Vector3,其x、y、z八个轻重存款和储蓄的各自是猎豹CS6、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即为草绿,而Vector3.One为浅绛红。当然XNA也提供了三个Color类,并且Color也提供了提供了一向转变为Vector3(或Vector4)的不二等秘书技ToVector3()(或ToVector4())。

除开,BasicEffect还支持设置雾的遵循:

  • FogEnabled:是或不是张开雾的效益(默以为false)。
  • FogColor:雾的颜料(默以为Vector3.Zero)。
  • FogStart:雾距离相机的发端(前段时间)值(默感到0.0F),这几个距离之内的事物不受雾的影响。
  • FogEnd:雾距离相机的甘休(最远)值(默以为1.0F),这么些距离之外的事物完全看不清。

也正是说,雾将会在离开相机(FogStart –
FogEnd)的地方产生,这一个距离须求依靠物体所在的地点决定。设Distance为实体距离相机的偏离,则Distance<FogStart<FogEnd时,物体不受雾的震慑,与从不雾时同样;当FogStart<FogEnd<Distance时,物体完全看不清(即物体全体为雾的水彩);当FogStart<Distance<FogEnd时,物体受雾的熏陶,物体离FogEnd越近则越看不清。

譬喻说当人的模型在(0, 0, 0),相机在(120, 120,
120)处,雾的水彩为Gray。下图第叁个为未有加雾的职能,第二个为FogStart –
FogEnd为200 – 300,第四个为1 – 300,第五个为1 – 100。

图片 13

 

【三、XNA的用户输入】

在暗许生成XNA程序中的Update方法里,有三个到手GamePad的景色,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,微软还辅助获取Keyboard、Mouse那三种的事态。其它在Microsoft.Xna.Framework.Input.Touch中,还会有TouchPanel能够获取触摸的状态。与GamePad一样,其余的这个情况也都是由此微软提须要类中的GetState()方法进行获取。

比如说要赢得键盘和鼠标的情事,大家得以透过如下情势:

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

对于剖断键盘的开关,能够由此如下的办法得到是不是按下了点名开关:

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

而对此鼠标的开关,则必要推断按钮的ButtonState才方可,举个例子判别鼠标左键是还是不是按下:

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

除去,假使要看清鼠标是不是在先后区域内,能够透过如下的秘技剖断

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

即便在大部景观下,假诺让用户操作鼠标的话会在程序内体现三个自定义的指针。但神跡写个小程序,为了简单希望一直运用系统的指针,咱们得以在先后的妄动地点(构造方法、Initialize以至Update也可)写如下的代码,就足以突显鼠标指针了,反之则足以隐蔽:

this.IsMouseVisible = true;

 

【四、XNA分界面包车型大巴显示情势】

默许景况下,运营XNA的次序会活动以800*480的分辨率呈现,若要修改显示的分辨率,其实极其轻便,仅要求在Game的构造方法中加多如下代码就能够:

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

如此XNA的程序就能够遵照大家设定的分辨率呈现了。除外,假诺大家意在XNA的主次能全屏呈现,大家还是可以增长如下的代码:

graphics.IsFullScreen = true;

当然我们还足以让用户来切换全屏与窗口化,不过那行代码写在Update()中是不起功能的,然而XNA提供其余多个方法,就是graphics.ToggleFullScreen()。比如我们要求按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. 一路学WP7 XNA游戏开辟(七.
    3d基本光源):http://www.cnblogs.com/randylee/archive/2011/03/09/1978312.html
  7. 【D3D11嬉戏编制程序】学习笔记十二:光照模型:http://blog.csdn.net/bonchoix/article/details/8430561