以及利用Model类的Draw方法将模型绘制到显示器上

以及使用Model类的Draw方法将模型绘制到屏幕上

【题外话】

上一篇小说介绍了3D开拓基础与XNA开拓顺序的完全结构,以及使用Model类的Draw方法将模型绘制到显示屏上。本文接着上一篇小说继续,介绍XNA中模型的协会、BasicEffect的采纳以及用户输入和分界面展现的点子等,本文尽量把遇到的定义都剖判清楚,但又避开复杂的数学方面包车型大巴学问,希望对尚未接触过3D开拓的同学有所援救。

 

【类别索引】

  1. 从零3D基础入门XN君威.0(1)——3D开辟基础
  2. 从零3D基础入门XN玛驰.0(2)——模型和BasicEffect

 

【作品索引】

  1. Model模型的布局
  2. BasicEffect效果的设置
  3. XNA的用户输入
  4. XNA分界面包车型的士显示方式

 

【一、Model模型的组织】

上一篇小说使用Model自带的Draw方法完成了直白将载入的Model绘制到钦赐的职分上去,可是不常绘制出来的效劳并不相符大家的料想,比如下图(下图的模型是透过Maya创制的三个房间):

图片 1

透过ILSpy查看Microsoft.Xna.Framework.Graphics.Model,能够看来其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,然后再遍历各个Mesh的Effect,并对各样Effect举办安装,最终动用Mesh的Draw方法将其绘制到显示器上。

为了驾驭Model的渲染,我们率先需求精通Model的组织。实际上,在贰个Model对象中,包罗Bone集合(model.Bones)、Mesh会集(model.Meshes)以及根Bone(model.Root)五特性情,其布局和涉嫌如下

图片 4

能够看出对于每一种ModelMesh,富含一组ModelMeshPart与一个ParentBone。当中,

  • ModelMesh表示单个能够独立运动的轮廓对象。譬如,三个car的Model能够涵盖贰个车体(body)的ModelMesh、多少个车轱辘(wheel)的ModelMesh与一对门(door)的ModelMesh。
  • ModelMeshPart表示单个一致材料的构件,其代表四个单身的绘图调用(draw
    call)。比如,上述车身能够包含着色的表面、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表示了对应的ModelMesh怎样转变,其蕴涵八个Transform的更动矩阵。ModelBone是以树形存款和储蓄的,每一种ModelBone都有三个父节点以及若干个子节点。上述的各种ModelMesh都有一个ParentBone,ModelMesh能够依靠ModelBone的转移来明显最后显示的职位等。譬喻,上述车门的ModelBone与车轮的ModelBone是车身的子节点等等。

据此遍历二个Model中享有的ModelMesh,然后遍历其中有着的ModelMeshPart,况且根据ModelMesh的ParentBone来将每二个ModelMeshPart绘制到钦定的职位上就足以绘制出完整的Model。

不过对于每一个ModelMeshPart,其实际渲染的功能都设有Effect的属性中,对于暗中认可来讲,Effect均为BasicEffect。其余,对于ModelBone,其转移矩阵都以对峙其本身的Parent来的,然则Model类也提供了二个主意,即CopyAbsoluteBoneTransformsTo(),就可以将每一个Bone相对于RootBone的转变矩阵复制到多个矩阵数组中,然后将其行使到Effect中就能够。这种方式与上述提到的Model.Draw类似,可是本人写的话就能够自定义种种ModelMeshPart渲染的效果,当然也得以设置各样ModelMeshPart的渲染地点。

那便是说接下去就依照这一个思路去落到实处,同不经常间在设置每八个Effect时,使用Effect提供的应用私下认可光照的方法EnableDefaultLighting(),启用后效果如下:

图片 5

这么的功效就实现了我们的意料,按上述的诀窍完毕的代码如下:

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

唯独这与刚刚看看的Model.Draw的代码并分裂。实际上,XNA为了简化操作,已经将ModelMeshPart的各样Effect放到了ModelMesh的Effects集合中,只必要遍历这么些群集就能够,而不要求再遍历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);
}

里头this.light0-2为BasicEffect的DirectionalLight0-2,即BasicEffect能够时候的多少个光源。而EffectHelpers的EnableDefaultLighting是那般写的:

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

能够看出在启用默许光照里实际是给条件光AmbientLightColor以及三束定向光(饱冰青剑线的样子、漫反射颜色及镜面反射颜色)设置了优先定义好的颜料,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,但其镜面反射光的颜料为深绿)和可行性大致如下。

图片 10

下图第贰个为启用了默许光照后的模型(上一篇小说中的dude),第二、三、三个为只启用暗许光照的情况光及0、1、2三束定向光后的模型,第七个为未有启用暗中同意光照的模子(就像是上一篇发生的效果与利益一样):

图片 11

当然,在无数情状下(比如室外的日光等),大家仅须求贰个光源,届时我们如果禁止使用(DirectionalLight*.Enabled
= false)其余五个定向光就能够,当然大家或者还亟需修改光源的颜料等等。

除此之外使用EnableDefaultLighting,BasicEffect还提供了比较丰裕的参数能够安装。首先来看下上述例子中Effect默许的性子:

图片 12

中间与光线有关的:

  • LightingEnabled:是还是不是张开光照(默感到false)。
  • PreferPerPixelLighting:是还是不是开启逐像素的南平(默认为false,为逐顶点光照),逐像素光照相对于逐点光照效果更加好,但速度也更加慢,同期还索要显卡帮助Pixel
    Shader Model 2.0,如若显卡不援救的话会自行使用逐顶点光照代替。
  • AmbientLightColor:意况光颜色(默以为Vector3.Zero)。为了在有的光照模型(模型间的丹东互不影响)中升高真实感,引进了景况光的定义。境况光不依赖任何光源,但其震慑全体物体。
  • DiffuseColor:漫反射颜色(默感觉Vector3.One)。光线照到物体后,物体举行漫反射,其颜色与光线的方向有关。
  • SpecularColor:镜面反射颜色。光线照到物体后,物体实行全反射,其颜色不止与光线的主旋律有关,还与观看(相机)的主旋律有关。
  • EmissiveColor:放射颜色(默感觉Vector3.Zero)。放射光是指物体发出的光泽,但在一部分光照模型中,实际上不会对其他实体发生震慑。
  • DirectionalLight0、DirectionalLight1、DirectionalLight2:三束定向光(每束都不外乎光线的大势、漫反射颜色与镜面反射颜色)。

在这之中须要小心的是,在XNA中,颜色的寄放并不是应用的Color(A瑞虎GB或ABG途观),而是使用的Vector3(或Vector4)。对于Vector3,其x、y、z多个轻重存款和储蓄的个别是GL450、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即为木色,而Vector3.One为藤黄。当然XNA也提供了一个Color类,况兼Color也提供了提供了一向调换为Vector3(或Vector4)的措施ToVector3()(或ToVector4())。

而外,BasicEffect还辅助设置雾的效应:

  • FogEnabled:是不是展开雾的法力(默以为false)。
  • FogColor:雾的颜色(默以为Vector3.Zero)。
  • FogStart:雾距离相机的开始(近期)值(默以为0.0F),这一个距离之内的东西不受雾的熏陶。
  • FogEnd:雾距离相机的扫尾(最远)值(默认为1.0F),这一个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)的地点产生,那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,物体不受雾的影响,与未有雾时一样;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,物体受雾的影响,物体离FogEnd越近则越看不清。

诸如当人的模子在(0, 0, 0),相机在(120, 120,
120)处,雾的水彩为Gray。下图第三个为未有加雾的作用,第一个为FogStart –
FogEnd为200 – 300,第2个为1 – 300,第八个为1 – 100。

图片 13

 

【三、XNA的用户输入】

在暗中认可生成XNA程序中的Update方法里,有八个赢得GamePad的情形,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那三种的场所。别的在Microsoft.Xna.Framework.Input.Touch中,还应该有TouchPanel可以取得触摸的动静。与GamePad一样,其余的那个情状也都以经过微软提供给类中的GetState()方法进行获取。

比方说要获得键盘和鼠标的情事,大家得以因此如下情势:

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

对于判别键盘的按钮,能够因而如下的情势猎取是不是按下了点名按钮:

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

而对于鼠标的开关,则须求看清开关的ButtonState才方可,举例决断鼠标左键是还是不是按下:

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

除了,要是要咬定鼠标是或不是在先后区域内,可以通过如下的艺术判别

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

虽说在大部分情形下,假设让用户操作鼠标的话会在程序内展现三个自定义的指针。但临时候写个小程序,为了轻易希望直接选择系统的指针,咱们得以在先后的私行地点(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,反之则足以掩饰:

this.IsMouseVisible = true;

 

【四、XNA分界面包车型大巴突显格局】

暗许情形下,运营XNA的次序会自动以800*480的分辨率显示,若要修改显示的分辨率,其实特别轻巧,仅须求在Game的构造方法中加多如下代码就可以:

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

如此XNA的程序就会遵照我们设定的分辨率突显了。除了那个之外,假设我们愿意XNA的先后能全屏展现,我们还足以加多如下的代码:

graphics.IsFullScreen = true;

自然大家还是能让用户来切换全屏与窗口化,不过那行代码写在Update()中是不起效用的,但是XNA提供别的贰个方法,就是graphics.ToggleFullScreen()。譬喻大家须求按F键举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. 二只学WP7 XNA游戏开荒(七.
    3d基本光源):http://www.cnblogs.com/randylee/archive/2011/03/09/1978312.html
  7. 【D3D11戏耍编制程序】学习笔记十二:光照模型:http://blog.csdn.net/bonchoix/article/details/8430561