Zobrazení trojúhelníkových mnohoúhelníků

shrnutí

Zobrazuje trojúhelníkové polygony ve 3D prostoru.

Provozní prostředí

Požadavky

Provozní prostředí

hmota

Co je to polygon?

Mnohoúhelník je plocha, která je generována více definicemi vrcholů. Obecně platí, že mnohoúhelník je trojúhelníková plocha skládající se ze tří vrcholů. A trigon je nejmenší jednotkou mnohoúhelníku. Některé modelovací programy mohou zobrazovat polygony jako čtyřúhelníkové nebo polygonální, ale ty se nakonec rozloží na trojúhelníkové polygony.

Model zobrazovaný ve hrách je tvořen kombinací více těchto trojúhelníkových mnohoúhelníků.

Polygony jsou tvořeny vrcholy. Vrcholy mohou obsahovat data jako je poloha a barva. Tato ukázka je také vytvořena z dat "pozice" a "barvy".

Barva plochy v tomto příkladu je úhledně interpolována barvou a vzdáleností nastavenou pro každý vrchol, ale můžete ji libovolně změnit pomocí vlastního shader programu (více o shaderových programech příště).

Definice dat vrcholů

Aby bylo možné zobrazit mnohoúhelník, jsou vyžadována "data vrcholu" a programátor se musí rozhodnout, které prvky do tohoto vrcholu zahrne. Při kreslení mnohoúhelníku musíte zařízení, kterým je kreslicí engine, sdělit, jakými vrcholovými daty má mnohoúhelník nakreslit. Chcete-li to provést, vytvořte třídu "VertexDeclaration" a nastavte "Definice dat vrcholu".

Počínaje verzí XNA Game Studio 4.0 však bylo toto nastavení zjednodušeno a pro tento tip nemusíte připravovat třídu VertexDeclaration. (Je to proto, že informace o definici jsou již vloženy do dat vrcholů poskytovaných rámcem.)

Data vrcholů

Napsal jsem, že vrcholová data jsou nutná pro kreslení polygonů, ale nejprve se musíme rozhodnout, jaký druh dat chceme mít. V tomto případě použijeme údaje "pozice" a "barva". Jakmile se rozhodnete, jaká data chcete mít, musíte vytvořit strukturu, která tato data uchová. Máte určitou svobodu rozhodnout se, co jsou data vrcholů, ale běžně používaná data vrcholů jsou již definována v rozhraní XNA, takže je ukázka používá.

Data vrcholů s výrazy "position" a "color" jsou definována jako struktura "VertexPositionColor". Protože k vytvoření mnohoúhelníku je potřeba více vrcholů, deklarujeme jej jako pole.

/// <summary>
/// 頂点データリスト
/// </summary>
private VertexPositionColor[] vertices = null;

efekt

Když v XNA kreslíte mnohoúhelník, musíte napsat samostatný shaderový program, který rozhodne, jak jej nakreslit. Chcete-li to provést, vytvořte samostatný soubor efektů, napište program, načtěte jej jako třídu efektů a spusťte program shaderu.

Pokud však nepotřebujete kreslit jednoduché trojúhelníkové mnohoúhelníky, jako je tento, nebo složité kreslicí efekty, může to být velmi těžkopádný úkol.

Z tohoto důvodu XNA definuje rozšířené efekty, které umožňují nastavit požadované položky jako vlastnosti, takže pro základní kreslení nemusíte psát shaderový program. To je třída "BasicEffect". Protože účelem tohoto článku je kreslit polygony, použijeme "BasicEffect", jehož kreslení nevyžaduje mnoho úsilí.

/// <summary>
/// 基本エフェクト
/// </summary>
private BasicEffect basicEffect = null;

O efektech a BasicEffects budu mluvit jindy.

Mimochodem, Windows Phone 7 vám neumožňuje používat vlastní efekty, pouze ty, které jsou zabudovány do frameworků, jako je BasicEffect.

Vytvoření definice dat vrcholu

Až do XNA Frameworku 3.1 jste je museli explicitně vytvářet programově, ale od verze 4.0 jsou informace o vrcholech integrované v rámci již zahrnuty v informacích o vrcholech jako "IVertexType.VertexDeclaration", takže je budeme používat.

Vytváření efektů

Vytvořte třídu BasicEffect. Nastavte vlastnost BasicEffect.VertexColorEnabled na hodnotu true, aby se zachovaly barvy vrcholů.

// エフェクトを作成
this.basicEffect = new BasicEffect(this.GraphicsDevice);

// エフェクトで頂点カラーを有効にする
this.basicEffect.VertexColorEnabled = true;

BasicEffect konstruktor

Vytvořte instanci třídy efektů "BasicEffect", která provádí barvy, textury a osvětlení vrcholů pomocí Shader Model 2.0.

Zobrazit matici a projekční matici

Nastavte ZákladníEfekt na matici zobrazení a projekční matici. Koncepční vysvětlení každého z nich naleznete na níže uvedených odkazech.

• Transformace souřadnic 3D modelů
• Zobrazit souřadnicový systém
• Projektivní souřadnicový systém

// ビューマトリックスをあらかじめ設定 ((0, 0, 15) から原点を見る)
this.basicEffect.View = Matrix.CreateLookAt(
        new Vector3(0.0f, 0.0f, 15.0f),
        Vector3.Zero,
        Vector3.Up
    );

// プロジェクションマトリックスをあらかじめ設定
this.basicEffect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
        MathHelper.ToRadians(45.0f),
        (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Width /
            (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Height,
        1.0f,
        100.0f
    );

Chcete-li vygenerovat matici zobrazení, použijte metodu "Matrix.CreateLookAt".

První argument určuje polohu kamery, druhý argument určuje bod zájmu kamery a třetí argument určuje směr kamery směrem nahoru.

V tomto případě je nastaveno tak, aby se na počátek dívalo z pozice (0, 0, 15).

Matrix.CreateLookAt metoda

Vytvořte matici zobrazení.

Chcete-li vygenerovat projekční matici, použijte metodu "Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView".

Prvním argumentem je pozorovací úhel v radiánech. V ukázce se jednotka stupně převede na radián pomocí metody "MathHelper.ToRadians". Další informace o radiánech a stupních naleznete v tématu Radiány a stupně.

Druhý argument určuje poměr stran (poměr stran). Obvykle se určuje hodnota pro Šířku ÷ Výšku pohledu. V ukázce se vypočítá z šířky a výšky nastavené pro výřez zařízení.

Třetí argument určuje polohu oříznutí dopředu a čtvrtý argument určuje polohu oříznutí dozadu.

Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView metoda

Vytvoří perspektivní projekční matici na základě nastavení pole pohledu.

Vytváření dat vrcholů

Vytvořte tři data vrcholů. Nejprve vytvoříme pole a vytvoříme každý vrchol.

// 頂点データを作成する
this.vertices = new VertexPositionColor[3];

this.vertices[0] = new VertexPositionColor(new Vector3(0.0f, 3.0f, 0.0f),
                                           Color.Red);
this.vertices[1] = new VertexPositionColor(new Vector3(3.0f, -2.0f, 0.0f),
                                           Color.Blue);
this.vertices[2] = new VertexPositionColor(new Vector3(-3.0f, -2.0f, 0.0f),
                                           Color.Green);

Chcete-li vytvořit data vrcholů, zadejte "polohu vrcholu" a "barvu vrcholu" v konstruktoru "VertexPositionColor".

VertexPositionColor konstruktor

Vytvořte instanci struktury "VertexPositionColor" s daty vrcholu polohy a barvy.

Nastavte polohu vrcholů na rozsah, který je vidět z kamery. Také nastavte uspořádání vrcholů na "ve směru hodinových ručiček (ve směru hodinových ručiček)". Pokud jej nastavíte na "proti směru hodinových ručiček", polygon nebude viditelný. Vysvětlení tohoto postupu naleznete v části Určení ploch mnohoúhelníku k nakreslení.

Kreslení polygonů

// パスの数だけ繰り替えし描画 (といっても直接作成した BasicEffect は通常１回)
foreach (EffectPass pass in this.basicEffect.CurrentTechnique.Passes)
{
    // パスの開始
    pass.Apply();

    // ポリゴンを描画する
    this.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives(
        PrimitiveType.TriangleList,
        this.vertices,
        0,
        1
    );
}

// 登録された DrawableGameComponent を描画する
base.Draw(gameTime);

Existují dva typy efektů, nazývané "techniky" a "cesty", pomocí kterých spouštíte vlastní kreslicí program. Protože v jednom efektu může být více cest, snažím se je volat opakovaně ve foreach. V BasicEffect však existuje jedna technika a jedna cesta, takže můžete přímo určit index cesty, ale výše uvedený popis bude čistší, protože jej můžete nahradit jinými efekty.

Před zahájením vlastního kreslení zahajte průchod voláním metody "EffectPass.Apply". Voláním této metody se na grafické zařízení aplikují parametry efektu, který se má použít tentokrát.

Jakmile zahájíte cestu, nakreslete mnohoúhelník pomocí metody "GraphicsDevice.DrawUserPrimitives".

První argument určuje typ primitiva, který se má nakreslit. V tomto případě nakreslíme trojúhelníkový mnohoúhelník, takže zadejte "PrimitiveType.TriangleList".

Druhý argument určuje vytvořená data vrcholů.

Třetí argument určuje vrchol, ze kterého se má čerpat. Normálně je to 0.

Čtvrtý argument určuje počet primitiv, která se mají nakreslit. V tomto případě existuje pouze jeden trojúhelníkový mnohoúhelník, takže určete hodnotu 1. Všimněte si, že se nejedná o počet vrcholů.

GraphicsDevice.DrawUserPrimitives metoda

Kreslí základní hodnoty na základě dat vrcholů zadaných uživatelem.

To je pro kreslící program vše. Pokud jej skutečně spustíte a zobrazí se trojúhelník, je hotovo.

Všechny kódy

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Media;
#if WINDOWS_PHONE
using Microsoft.Xna.Framework.Input.Touch;
#endif

namespace DrawTriangle
{
    /// <summary>
    /// ゲームメインクラス
    /// </summary>
    public class GameMain : Microsoft.Xna.Framework.Game
    {
        /// <summary>
        /// グラフィックデバイス管理クラス
        /// </summary>
        private GraphicsDeviceManager graphics = null;

        /// <summary>
        /// スプライトのバッチ化クラス
        /// </summary>
        private SpriteBatch spriteBatch = null;

        /// <summary>
        /// 頂点データリスト
        /// </summary>
        private VertexPositionColor[] vertices = null;

        /// <summary>
        /// 基本エフェクト
        /// </summary>
        private BasicEffect basicEffect = null;


        /// <summary>
        /// GameMain コンストラクタ
        /// </summary>
        public GameMain()
        {
            // グラフィックデバイス管理クラスの作成
            this.graphics = new GraphicsDeviceManager(this);

            // ゲームコンテンツのルートディレクトリを設定
            this.Content.RootDirectory = "Content";

#if WINDOWS_PHONE
            // Windows Phone のデフォルトのフレームレートは 30 FPS
            this.TargetElapsedTime = TimeSpan.FromTicks(333333);

            // バックバッファサイズの設定
            this.graphics.PreferredBackBufferWidth = 480;
            this.graphics.PreferredBackBufferHeight = 800;

            // フルスクリーン表示
            this.graphics.IsFullScreen = true;
#endif
        }

        /// <summary>
        /// ゲームが始まる前の初期化処理を行うメソッド
        /// グラフィック以外のデータの読み込み、コンポーネントの初期化を行う
        /// </summary>
        protected override void Initialize()
        {
            // TODO: ここに初期化ロジックを書いてください

            // コンポーネントの初期化などを行います
            base.Initialize();
        }

        /// <summary>
        /// ゲームが始まるときに一回だけ呼ばれ
        /// すべてのゲームコンテンツを読み込みます
        /// </summary>
        protected override void LoadContent()
        {
            // テクスチャーを描画するためのスプライトバッチクラスを作成します
            this.spriteBatch = new SpriteBatch(this.GraphicsDevice);

            // エフェクトを作成
            this.basicEffect = new BasicEffect(this.GraphicsDevice);

            // エフェクトで頂点カラーを有効にする
            this.basicEffect.VertexColorEnabled = true;

            // ビューマトリックスをあらかじめ設定 ((0, 0, 15) から原点を見る)
            this.basicEffect.View = Matrix.CreateLookAt(
                    new Vector3(0.0f, 0.0f, 15.0f),
                    Vector3.Zero,
                    Vector3.Up
                );

            // プロジェクションマトリックスをあらかじめ設定
            this.basicEffect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
                    MathHelper.ToRadians(45.0f),
                    (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Width /
                        (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Height,
                    1.0f,
                    100.0f
                );

            // 頂点データを作成する
            this.vertices = new VertexPositionColor[3];

            this.vertices[0] = new VertexPositionColor(new Vector3(0.0f, 3.0f, 0.0f),
                                                       Color.Red);
            this.vertices[1] = new VertexPositionColor(new Vector3(3.0f, -2.0f, 0.0f),
                                                       Color.Blue);
            this.vertices[2] = new VertexPositionColor(new Vector3(-3.0f, -2.0f, 0.0f),
                                                       Color.Green);
        }

        /// <summary>
        /// ゲームが終了するときに一回だけ呼ばれ
        /// すべてのゲームコンテンツをアンロードします
        /// </summary>
        protected override void UnloadContent()
        {
            // TODO: ContentManager で管理されていないコンテンツを
            //       ここでアンロードしてください
        }

        /// <summary>
        /// 描画以外のデータ更新等の処理を行うメソッド
        /// 主に入力処理、衝突判定などの物理計算、オーディオの再生など
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">このメソッドが呼ばれたときのゲーム時間</param>
        protected override void Update(GameTime gameTime)
        {
            // Xbox 360 コントローラ、Windows Phone の BACK ボタンを押したときに
            // ゲームを終了させます
            if (GamePad.GetState(PlayerIndex.One).Buttons.Back == ButtonState.Pressed)
            {
                this.Exit();
            }

            // TODO: ここに更新処理を記述してください

            // 登録された GameComponent を更新する
            base.Update(gameTime);
        }

        /// <summary>
        /// 描画処理を行うメソッド
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">このメソッドが呼ばれたときのゲーム時間</param>
        protected override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            // 画面を指定した色でクリアします
            this.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);

            // パスの数だけ繰り替えし描画 (といっても直接作成した BasicEffect は通常１回)
            foreach (EffectPass pass in this.basicEffect.CurrentTechnique.Passes)
            {
                // パスの開始
                pass.Apply();

                // ポリゴンを描画する
                this.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives(
                    PrimitiveType.TriangleList,
                    this.vertices,
                    0,
                    1
                );
            }

            // 登録された DrawableGameComponent を描画する
            base.Draw(gameTime);
        }
    }
}