从零3D基础入门XNA 4.bwin亚洲必赢5566手机版0(2)——模型和BasicEffect

【题外话】

上一篇著作介绍了3D开发基础与XNA开发顺序的一体化结构,以及利用Model类的Draw方法将模型绘制到屏幕上。本文接着上一篇小说继续,介绍XNA中模型的布局、BasicEffect的拔取以及用户输入和界面呈现的章程等,本文尽量把碰着的概念都分析清楚,但又避开复杂的数学方面的学识,希望对从未接触过3D开发的同学有所扶助。

 

【体系索引】

  1. 从零3D基础入门XNA
    4.0(1)——3D开发基础
  2. 从零3D基础入门XNA
    4.0(2)——模型和BasicEffect

 

【著作索引】

  1. Model模型的构造
  2. BasicEffect效果的安装
  3. XNA的用户输入
  4. XNA界面的突显形式

 

【一、Model模型的社团】

上一篇著作使用Model自带的Draw方法实现了向来将载入的Model绘制到指定的岗位上去,不过有时绘制出来的效应并不合乎我们的预想,比如下图(下图的模子是经过Maya创制的一个屋子):

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因而ILSpy查看Microsoft.Xna.Framework.Graphics.Model,可以看到其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,然后再遍历每个Mesh的Effect,并对各样Effect举办设置,最终选择Mesh的Draw方法将其绘制到屏幕上。

为了领会Model的渲染,我们率先需要了然Model的协会。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)两个特性,其协会和涉及如下

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可以看来对于每个ModelMesh,包含一组ModelMeshPart与一个ParentBone。其中,

  • ModelMesh表示单个能够单身运动的大体对象。例如,一个car的Model可以蕴涵一个车体(body)的ModelMesh、六个车轱辘(wheel)的ModelMesh与一对门(door)的ModelMesh。
  • ModelMeshPart表示单个一致材料的部件,其象征一个独自的绘图调用(draw
    call)。例如,上述车身能够涵盖着色的外部、使用环境映射(environment
    mapping)效果的挡风玻璃以及采用法线贴图(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的变换矩阵。ModelBone是以树形存储的,每个ModelBone都有一个父节点以及若干个子节点。上述的每个ModelMesh都有一个ParentBone,ModelMesh可以依照ModelBone的更换到规定最终显示的地点等。例如,上述车门的ModelBone与车轮的ModelBone是车身的子节点等等。

由此遍历一个Model中拥有的ModelMesh,然后遍历其中具有的ModelMeshPart,并且遵照ModelMesh的ParentBone来将每一个ModelMeshPart绘制到指定的职位上就可以绘制出一体化的Model。

只是对于每个ModelMeshPart,其实际渲染的功力都留存Effect的特性中,对于默认来说,Effect均为BasicEffect。另外,对于ModelBone,其转移矩阵都是相对其本人的Parent来的,不过Model类也提供了一个办法,即CopyAbsoluteBoneTransformsTo(),即可将各类Bone相对于RootBone的更换矩阵复制到一个矩阵数组中,然后将其拔取到Effect中即可。这种措施与上述提到的Model.Draw类似,但是自己写的话就足以自定义每个ModelMeshPart渲染的机能,当然也可以安装每个ModelMeshPart的渲染地方。

那么接下去就依照这些思路去落实,同时在设置每一个Effect时,使用Effect提供的行使默认光照的方法EnableDefaultLighting(),启用后效果如下:

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如此这般的效果就达成了大家的预料,按上述的不二法门实现的代码如下:

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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

不过这与刚刚看来的Model.Draw的代码并不相同。实际上,XNA为了简化操作,已经将ModelMeshPart的各类Effect放到了ModelMesh的Effects集合中,只需要遍历这个集合就可以,而无需再遍历ModelMeshPart,再赢得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效果的装置】

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);
}

其中this.light0-2为BasicEffect的DirectionalLight0-2,即BasicEffect可以时候的四个光源。而EffectHelpers的EnableDefaultLighting是这么写的:

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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

可以见见在启用默认光照里其实是给环境光AmbientLightColor以及三束定向光(包括光线的趋向、漫反射颜色及镜面反射颜色)设置了先期定义好的颜料,并启用了这一个光源,这三束定向光的颜色(Light1的漫反射光的颜色如下,但其镜面反射光的水彩为藏棕色)和动向大约如下。

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下图第一个为启用了默认光照后的模型(上一篇著作中的dude),第二、三、多少个为只启用默认光照的环境光及0、1、2三束定向光后的模子,第多少个为没有启用默认光照的模型(如同上一篇爆发的效益同样):

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理所当然,在成千上万动静下(比如户外的日光等),大家仅需要一个光源,届时大家假如禁用(DirectionalLight*.Enabled
= false)其他多个定向光即可,当然我们恐怕还亟需修改光源的颜料等等。

除此之外选择EnableDefaultLighting,BasicEffect还提供了相比丰盛的参数可以设置。首先来看下上述例子中Effect默认的属性:

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中间与光线有关的:

  • LightingEnabled:是否打开光照(默认为false)。
  • PreferPerPixelLighting:是否开启逐像素的光照(默认为false,为逐顶点光照),逐像素光照相对于逐点光照效果更好,但速度也更慢,同时还亟需显卡援助Pixel
    Shader Model 2.0,假若显卡不协助的话会活动使用逐顶点光照代替。
  • AmbientLightColor:环境光颜色(默认为Vector3.Zero)。为了在有的光照模型(模型间的光照互不影响)中增强真实感,引入了环境光的定义。环境光不依靠任何光源,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,物体举行漫反射,其颜色与光线的来头有关。
  • SpecularColor:镜面反射颜色。光线照到物体后,物体举行全反射,其颜色不仅与光线的矛头有关,还与考察(相机)的可行性有关。
  • EmissiveColor:放射颜色(默认为Vector3.Zero)。放射光是指物体发出的光芒,但在有些光照模型中,实际上不会对其它物体发生震慑。
  • bwin亚洲必赢5566手机版,DirectionalLight0、DirectionalLight1、DirectionalLight2:三束定向光(每束都不外乎光线的势头、漫反射颜色与镜面反射颜色)。

其中需要小心的是,在XNA中,颜色的积存并不是利用的Color(ARGB或ABGR),而是拔取的Vector3(或Vector4)。对于Vector3,其x、y、z六个轻重存储的分别是R、G、B分别除以255的浮点值(Vector4的w分量存储的是Alpha通道除以255的浮点值),所以Vector3.Zero即为青色,而Vector3.One为白色。当然XNA也提供了一个Color类,并且Color也提供了提供了一向转换为Vector3(或Vector4)的不二法门ToVector3()(或ToVector4())。

除此之外,BasicEffect还匡助设置雾的功用:

  • FogEnabled:是否打开雾的功用(默认为false)。
  • FogColor:雾的颜料(默认为Vector3.Zero)。
  • FogStart:雾距离相机的始发(如今)值(默认为0.0F),这么些距离之内的东西不受雾的熏陶。
  • FogEnd:雾距离相机的竣工(最远)值(默认为1.0F),那一个距离之外的东西完全看不清。

也就是说,雾将会在距离相机(FogStart –
FogEnd)的地点时有发生,这个距离需要基于物体所在的职位决定。设Distance为实体距离相机的距离,则Distance<FogStart<FogEnd时,物体不受雾的震慑,与没有雾时一样;当FogStart<FogEnd<Distance时,物体完全看不清(即物体全体为雾的颜色);当FogStart<Distance<FogEnd时,物体受雾的震慑,物体离FogEnd越近则越看不清。

比如说当人的模型在(0, 0, 0),相机在(120, 120,
120)处,雾的颜料为格雷(Gray)。下图第一个为没有加雾的效能,第二个为FogStart –
FogEnd为200 – 300,第五个为1 – 300,第多个为1 – 100。

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【三、XNA的用户输入】

在默认生成XNA程序中的Update方法里,有一个获得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,微软还协助获取Keyboard、Mouse这二种的情景。其它在Microsoft.Xna.Framework.Input.Touch中,还有TouchPanel能够拿走触摸的场地。与GamePad相同,其他的这一个情状也都是经过微软提供给类中的GetState()方法举行获取。

诸如要博取键盘和鼠标的情况,我们可以透过如下格局:

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

对于判断键盘的按键,可以经过如下的点子获取是否按下了点名按键:

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

而对此鼠标的按键,则需要判定按键的ButtonState才得以,例如判断鼠标左键是否按下:

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

除此之外,假诺要判断鼠标是否在程序区域内,能够通过如下的情势判断

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

尽管在大部分情景下,尽管让用户操作鼠标的话会在程序内呈现一个自定义的指针。但偶尔写个小程序,为了简单希望素来动用系统的指针,大家可以在先后的随机地点(构造方法、Initialize甚至Update也可)写如下的代码,就可以显示鼠标指针了,反之则足以隐蔽:

this.IsMouseVisible = true;

 

【四、XNA界面的呈现格局】

默认情状下,运行XNA的程序会自行以800*480的分辨率显示,若要修改突显的分辨率,其实非凡简单,仅需要在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的顺序就能依据我们设定的分辨率呈现了。除此之外,倘使大家目的在于XNA的主次能全屏突显,我们仍是可以够增长如下的代码:

graphics.IsFullScreen = true;

当然我们还足以让用户来切换全屏与窗口化,然而这行代码写在Update()中是不起效用的,不过XNA提供另外一个办法,就是graphics.ToggleFullScreen()。例如我们需要按F键举行全屏与窗口化的切换,能够编制如下的代码:

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. 一头学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戏耍编程】学习笔记十二:光照模型:http://blog.csdn.net/bonchoix/article/details/8430561