Навигация
Категории
C++,C#,C [19]
Уроки по средам разработки приложений с использованием C,C++,C#, а также .Net, DirectX, OpenGL и других
Delphi [14]
Уроки работы в среде программирования Delphi
Basic [13]
Уроки разработки приложений в среде Basic
DirectX [8]
Уроки по работе с DirectX, включая Direct3D и другие инструменты
Web [7]
Уроки по "Веб-программированию"
JavaScript [12]
Уроки по кодингу в Java и JavaScript
XNA [9]
Статьи и уроки программирование в среде XNA C++&C#
Профиль
Статистика
Rambler's Top100

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Locations of visitors to this page
Главная » Статьи » Программирование » XNA

Урок 5. Как создавать и использовать матрицы трансформации
Создание матриц трансформации вершин, управления камерой и проекцией. Передача значений параметров в шейдер и трансформация вершин матрицей трансформации с помощью HLSL.

За основу взят проект из урока КАК рисовать простые 3D-объекты с помощью HLSL.

Шаг 1. Добавим в класс Program поле time которое будет являться счетсиком времени.


1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
class Program : Game 
{
// графический компонент
GraphicsDeviceManager graphics;
 
// массив вершин
VertexPositionColor[] vertexList;
 
// описание формата вершин
VertexDeclaration vertexDeclaration;
 
// эффект (шейдер)
Effect effect;
 
// счетчик времени
float time;

 


Шаг 2. Все операции по вычислению матриц трансформации мы будем выполнять в методе Update(). Начнём с того что при каждом вызове метода Update() мы будем увеличивать значение поля time на 0.01 - так у нас получится счетчик времени. Затем нужно какой-нибудь простой формулой "загнать" значение поля time в ограниченный диапазон значений котрые мы будем использовать при вычислении различных матриц трансформации.

1
2
3
4
5
protected override void Update(GameTime gameTime)
{
time += 0.01f;
float value = (float) Math.Sin(time) + 0.5f;
}

 


Шаг 3. Вычисляем матрицу переноса вершин по осям X, Y и Z с помощью метода CreateTranslation() класса Matrix.

Шаг 4. Вычисляем матрицу поворота вершин по осям X, Y и Z с помощью методов CreateRotationX(), CreateRotationY(), CreateRotationZ() класса Matrix. Чтобы получить общую матрицу поворота по всем трём осям нужно просто перемножить матрицы поворота по отдельным осям.

Шаг 5. Вычисляем матрицу масштабирования вершин по осям X, Y и Z с помощью метода CreateScale() класса Matrix.

Шаг 6. Вычисляем матрицу управления камерой с помощью метода CreateLookAt() класса Matrix. При создании этой матрицы нужно указать точку в которой находится камера, точку в которую "смотрит" камера и направление вектора "смотрящего" вверх от камеры.

Шаг 7. Вычисляем матрицу проекции. Первое что нам нужно для вычисления этой матрицы - отношение ширины и высоты картинки которая должна получиться после отрисовки всей сцены. Я надеюсь понятно что размеры этой картинки равны размеру окна в котором она рендерится. Доступ к окну в котором выполняется рендеринг можно получить через свойство Window класса Game от которого наследован наш класс Programm. Обратившись к свойствам ClientWidth и ClientHeight окна вычислим отношение ширины и высоты.

Далее используем полученное значение при вызове метода CreatePerspective() у класса Matrix который вычисляет матрицу проекции. Кроме отношения ширины и высоты итоговой картинки данный метод принимает значения угла обзора, растояние до ближней плоскости отсечения и астояние до дальней плоскости отсечения. В качестве угла обзора мы укажем значение PI делённое на 2.

Шаг 8. Теперь нужно совместить все матрицы трансформации вершин, матруци управления камерой и проекцией и передать значение полученной матрицы в шейдер. Совмещение матриц производится простым перемножением их друг с другом.

Передать значение матрици в шейдер можно с посощью коллекции параметров шейдера доступную через свойство Parameters класса Effect. Ссылку на нужный параметр из этой коллекции можно получить указав в индексаторе имя нужного параметра. Чтобы передать значение в параметр нужно вызвать его метод SetValue().


1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
protected override void Update(GameTime gameTime)
{
time += 0.01f;
float value = (float) Math.Sin(time) + 0.5f;
 
// создаём матрицу переноса вершин
Matrix worldTranslation = Matrix.CreateTranslation(
value, // перенос по оси X
value, // перенос по оси Y
value); // перенос по оси Z
 
// создаём матрицу поворота вершин
Matrix worldRotation =
Matrix.CreateRotationX(time) * // поворот по оси X
Matrix.CreateRotationY(time) * // поворот по оси Y
Matrix.CreateRotationZ(time); // поворот по оси Z
 
// создаём матрицу масштабирования вершин
Matrix worldScale = Matrix.CreateScale(
value, // масштабирование по оси X
value, // масштабирование по оси Y
value); // масштабирование по оси Z
 
// создаём матрицу view - матрица управления камерой
Matrix view = Matrix.CreateLookAt(
new Vector3(0, 0, 3), // позиция камеры
new Vector3(0, 0, 0), // точка в которую "смотрит" камера
new Vector3(0, 1, 0)); // верхний вектор "зрения" камеры
 
// вычисляем отношение ширины и высоты окна
float aspectRatio = (float) Window.ClientBounds.Width/(float) Window.ClientBounds.Height;
 
// создаём матрицу проекции - матрица управления "объективом" камеры
Matrix proj = Matrix.CreatePerspective(
MathHelper.PiOver2, // угол зрения - PI делённое на 2
aspectRatio, // отношение ширины и высоты окна
1.0f, // растояние до ближней плоскости отсечения
1000); // растояние до дальней плоскости отсечения
 
// совмещаем общую матрицу трансформации вершин
Matrix world = worldTranslation * worldRotation * worldScale;
 
// совмещаем управление вершинами, камерой и проекцией
Matrix worldViewProj = world * view * proj;
 
// передаём вычисленную матрицу в шейдер
effect.Parameters["worldViewProj"].SetValue(worldViewProj);
}

 


Шаг 9. Добавим в самое начало файла effect.fx переменную worldViewProj типа Matrix. Именно её значение мы устанавливали на предыдущем шаге.

1
2
// матрица трансформации вершин
Matrix worldViewProj;

 


Шаг 10. Изменим вершинный шейдер так чтобы он трансформировал все вершины с помощью вычисленной нами матрицы. Для этого заменим код копирования позиции вершины кодом умножения этой позиции на матрицу.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
void VS(
 
// входящие параметры - позиция и цвет вершины
in float4 inPos : POSITION,
in float4 inColor : COLOR0,
 
// исходящие параметры - позиция и цвет вершины
out float4 outPos : POSITION,
out float4 outColor : COLOR0 )
{
// копируем позицию вершины
// outPosition = inPos;
 
// трансформируем позицию вершины с помощью матрицы
outPos = mul(inPos, worldViewProj);
 
// копируем цвет вершины
outColor = inColor;
}

 


Теперь при запуске приложения мы увидим окно в котором будет нарисован цветной треугольник хаотично перемещающийся по экрану.

В секции загрузок лежит архив с исходным кодом этого и других уроков.



Источник: http://www.xnadev.ru/articles.php?article_id=11
Категория: XNA | Добавил: gforcer (31.01.2010) | Автор: Админ
Просмотров: 1743 | Комментарии: 1 | Теги: Урок, программирование, xna, C#, c++ | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Поиск
Друзья сайта
Демотиваторы
Copyright Зямаев Денис © 2017