自从零3D基础入门XNA 4.0(2)——模型和BasicEffect

【题外话】

上一样首文章介绍了3D开发基础及XNA开发顺序的总体结构,以及以Model类的Draw方法将模型绘制到屏幕上。本文就上同篇稿子继续,介绍XNA中范的组织、BasicEffect的以以及用户输入和界面显示的点子相当,本文尽量把遇到的概念都分析清楚,但同时避开复杂的数学方面的知,希望对从未碰过3D开发之同窗有助。

 

【系列索引】

  1. 自零3D基础入门XNA
    4.0(1)——3D开发基础
  2. 打零3D基础入门XNA
    4.0(2)——模型和BasicEffect

 

【文章索引】

  1. Model模型的结构
  2. BasicEffect效果的装置
  3. XNA的用户输入
  4. XNA界面的显示方式

 

【一、Model模型的结构】

上亦然篇稿子以Model自带的Draw方法实现了第一手用载入的Model绘制到指定的职位上,但是有时绘制出来的效力并无符合我们的预料,比如下图(下图的型是由此Maya创建的一个房间):

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经过ILSpy查看Microsoft.Xna.Framework.Graphics.Model,可以看来那Draw方法的代码如下:

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 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

个中可见,Draw方法通过遍历模型的Mesh,然后再度遍历每个Mesh的Effect,并对每个Effect进行安装,最后使Mesh的Draw方法将该绘制到屏幕上。

为了解Model的渲染,我们先是用了解Model的结构。实际上,在一个Model对象中,包含Bone集合(model.Bones)、Mesh集合(model.Meshes)以及根Bone(model.Root)三个属性,其布局和涉嫌如下:

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足见到对每个ModelMesh,包含一组ModelMeshPart与一个ParentBone。其中,

  • ModelMesh表示单个可以独立运动的大体对象。例如,一个car的Model可以分包一个车体(body)的ModelMesh、四只轮子(wheel)的ModelMesh与一对门(door)的ModelMesh。
  • ModelMeshPart表示单个平材料的构件,其代表一个独门的绘图调用(draw
    call)。例如,上述车身可以分包着品质之表面、使用环境映射(environment
    mapping)效果的挡风玻璃以及用法线贴图(normalmap
    texture)效果的座椅等等。
  • ModelBone表示了相应的ModelMesh如何变换,其蕴藉一个Transform的换矩阵。ModelBone是坐树形存储的,每个ModelBone都发出一个父节点以及几单子节点。上述的每个ModelMesh都起一个ParentBone,ModelMesh可以因ModelBone的更换来确定最终显示的岗位等。例如,上述车门的ModelBone与车轮的ModelBone是车身的子节点等等。

用遍历一个Model中有所的ModelMesh,然后遍历其中有着的ModelMeshPart,并且根据ModelMesh的ParentBone来将各一个ModelMeshPart绘制到指定的职及便好绘制出总体的Model。

不过对此每个ModelMeshPart,其实际渲染之效果都是Effect的性能被,对于默认来说,Effect都为BasicEffect。此外,对于ModelBone,其更换矩阵都是对立其自身之Parent来之,不过Model类也提供了一个方,即CopyAbsoluteBoneTransformsTo(),即可将每个Bone相对于RootBone的变矩阵复制到一个矩阵数组中,然后拿其使用到Effect中即可。这种办法同上述提到的Model.Draw类似,不过好写的话语就是好打定义每个ModelMeshPart渲染的功效,当然也可装每个ModelMeshPart的渲染位置。

这就是说连下去便仍这个思路去实现,同时于安装各一个Effect时,使用Effect提供的动默认光照的方法EnableDefaultLighting(),启用后效果如下:

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这样的机能就算上了咱的料,按上述的法子实现之代码如下:

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 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

只是这与才盼底Model.Draw的代码并不相同。实际上,XNA为了简化操作,已经用ModelMeshPart的每个Effect放到了ModelMesh的Effects集合中,只需要遍历这个集就可以,而任由需还遍历ModelMeshPart,再取Effect了。所以上述代码可以简化为如下的代码:

 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可以上的老三个光源。而EffectHelpers的EnableDefaultLighting是这样勾画的:

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 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

好看看在启用默认光照里其实是被条件光AmbientLightColor以及三束定向光(包括光线的主旋律、漫反射颜色及镜面反射颜色)设置了先行定义好的颜色,并启用了这些光源,这三绳定向光的水彩(Light1的漫反射光的颜料如下,但那镜面反射光的颜色为黑色)和自由化约如下。

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产图第一只呢启用了默认光照后的型(上亦然篇稿子中之dude),第二、三、四单吗就启用默认光照的环境光及0、1、2叔绳定向光后的型,第五个也没启用默认光照的模型(如同上一致篇产生的效果等同):

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本,在群场面下(比如户外的日光等),我们无非需一个光源,届时我们而禁用(DirectionalLight*.Enabled
= false)其他两单定向光即可,当然我们或许还待修改光源的水彩等等。

除了行使EnableDefaultLighting,BasicEffect还提供了比较丰富的参数可以装。首先来拘禁下上述例子中Effect默认的习性:

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里面跟光线有关的:

  • LightingEnabled:是否打开光照(默认为false)。
  • PreferPerPixelLighting:是否被逐像素的普照(默认为false,为逐顶点光照),逐像素光照相对于逐点光照效果又好,但速度为重新慢,同时还待显卡支持Pixel
    Shader Model 2.0,如果显卡不支持的语句会活动使用逐顶点光照代替。
  • AmbientLightColor:环境光颜色(默认为Vector3.Zero)。为了以有光照模型(模型中的光照互不影响)中增强真实感,引入了环境光的概念。环境单纯不借助任何光源,但其震慑所有物体。
  • DiffuseColor:漫反射颜色(默认为Vector3.One)。光线照到物体后,物体进行漫反射,其颜色和光线的样子有关。
  • SpecularColor:镜面反射颜色。光线照交物体后,物体进行全反射,其颜色不仅同光线的自由化有关,还与观(相机)的趋势有关。
  • EmissiveColor:放射颜色(默认为Vector3.Zero)。放射光是赖物体发出之强光,但每当一些光照模型中,实际上不会见针对另外物体产生影响。
  • DirectionalLight0、DirectionalLight1、DirectionalLight2:三束定向光(每束都不外乎光线的大方向、漫反射颜色与镜面反射颜色)。

其中需专注的是,在XNA中,颜色的囤积并无是使的Color(ARGB或ABGR),而是下的Vector3(或Vector4)。对于Vector3,其x、y、z三个轻重存储的个别是R、G、B分别除以255之浮点值(Vector4的w分量存储的凡Alpha通道除以255底浮点值),所以Vector3.Zero即为黑色,而Vector3.One为白色。当然XNA也提供了一个Color类,并且Color也供了提供了直换为Vector3(或Vector4)的不二法门ToVector3()(或ToVector4())。

除去,BasicEffect还支持设置雾的作用:

  • FogEnabled:是否开启雾的功能(默认为false)。
  • FogColor:雾的颜色(默认为Vector3.Zero)。
  • FogStart:雾距离相机的发端(最近)值(默认为0.0F),这个距离内的事物不让雾的熏陶。
  • FogEnd:雾距离相机的终结(最远)值(默认为1.0F),这个离之外的东西了看不干净。

也就是说,雾以会见于距相机(FogStart –
FogEnd)的地方有,这个离要依据物体所当的岗位决定。设Distance为体距离相机的离,则Distance<FogStart<FogEnd时,物体不让雾的震慑,与从不雾时一样;当FogStart<FogEnd<Distance时,物体完全看无到头(即物体全部乎雾的水彩);当FogStart<Distance<FogEnd时,物体受雾的熏陶,物体离FogEnd越近则进一步看无清。

如当人的模子在(0, 0, 0),相机在(120, 120,
120)处,雾的水彩也Gray。下图第一单吗没加雾的功力,第二只呢FogStart –
FogEnd为200 – 300,第三独为1 – 300,第四个也1 – 100。

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【三、XNA的用户输入】

以默认生成XNA程序中的Update方法里,有一个收获GamePad的状态,当用户1的GamePad按下了“Back”键后用会见离程序。微软本着用户输入的支持都以Microsoft.Xna.Framework.Input中,除了GamePad之外,微软还支持获取Keyboard、Mouse这片栽之状态。此外在Microsoft.Xna.Framework.Input.Touch中,还有TouchPanel可以抱触摸的状态。与GamePad相同,其他的这些状态呢还是通过微软提供给类中的GetState()方法进行得。

譬如说要博取键盘亚洲必赢bwin696.com和鼠标的状态,我们可由此如下方式:

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

对此判断键盘的按键,可以经如下的方获取是否按下了指定按键:

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

万一对此鼠标的按键,则需要判定按键的ButtonState才可以,例如判断鼠标左键是否仍下:

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

除,如果只要看清鼠标是否在程序区域外,可以经过如下的法子判断

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

尽管如此于大部分状况下,如果被用户操作鼠标的言辞会以次外展示一个自定义的指针。但偶尔写单小序,为了简单希望直接利用系统的指针,我们得以以先后的自由位置(构造方法、Initialize甚至Update也只是)写如下的代码,就好来得鼠标指针了,反的则可隐藏:

this.IsMouseVisible = true;

 

【四、XNA界面的显示方式】

默认情况下,运行XNA的次会自动为800*480底分辨率显示,若要改显示的分辨率,其实非常简单,仅用在Game的构造方法中添加如下代码即可:

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

如此这般XNA的次即使会按我们设定的分辨率显示了。除此之外,如果我们希望XNA的次序能够全屏显示,我们尚可长如下的代码:

graphics.IsFullScreen = true;

本我们尚好于用户来切换全屏与窗口化,但是这行代码写以Update()中是不起作用的,不过XNA提供另外一个方法,就是graphics.ToggleFullScreen()。例如我们用以F键进行全屏与窗口化的切换,可以编制如下的代码:

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. 一同学WP7 XNA游戏开发(七.
    3d基本光源):http://www.cnblogs.com/randylee/archive/2011/03/09/1978312.html
  7. 【D3D11游乐编程】学习笔记十二:光照模型:http://blog.csdn.net/bonchoix/article/details/8430561

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