Verwenden von Lichtern zum Zeichnen von Polygonen
Zusammenfassung
Lichtquellen (Lichtquellen) werden verwendet, um die Polygone zu schattieren.
Betriebsumgebung
Voraussetzungen
| Unterstützte XNA-Versionen |
|
| Unterstützte Plattformen |
|
| Erforderliche Vertex-Shader-Version für Windows | 2.0 |
| Erforderliche Pixel-Shader-Version für Windows | 2.01 |
Betriebsumgebung
| Bahnsteig |
|
Substanz
Über Lichter
Hier sind ein paar Dinge, die Sie tun können, um die Lichter zu verwenden.
Material
Einfach ausgedrückt ist ein Material die Farbe eines Stoffes. Materialien werden häufig in Verbindung mit Lichtern verwendet, und mit BasicEffects können Sie auch Material- und Lichtparameter festlegen. Dies gilt jedoch nicht, wenn Sie Ihr eigenes Shader-Programm schreiben und es frei anpassen können. Beachten Sie auch, dass sich die Farbe des Materials von der Farbe der Scheitelpunkte unterscheidet.
Materialien haben im Allgemeinen die folgenden Elemente.
| Diffundieren | Grundfarben von Substanzen |
| Ambient | Die Farbe der Farbe, wenn sie Umgebungslicht ausgesetzt ist (sichtbar, auch wenn das Licht nicht direkt darauf scheint) |
| Specular | Spiegelndes Reflexionslicht (leuchtet stark wie der Glanz eines Autos usw.) |
| SpecularPower | Reflexionsstärke (Specular Strength) |
| Emissionsfrei | Divergentes Licht (leuchtet von selbst) |
Lichter und Normalen
Wenn Sie eine Leuchte verwenden möchten, benötigen Sie etwas, das als "normal" bezeichnet wird. Die Position des Lichts in Bezug auf die Normale bestimmt die Helligkeit des Objekts. Die Normale wird als Vertex-Daten festgelegt.
Es ist heller, wenn das Gesicht in die Richtung des Lichts zeigt, und dunkler, wenn es umgekehrt ist. Dies gilt auch, wenn Sie die Richtung der Fläche durch einen Scheitelpunkt ersetzen. Die Ausrichtung dieser Flächen und Eckpunkte wird als "normal" bezeichnet.
Nun ist die Richtung der Normalen nicht explizit definiert, und es gibt zwei Hauptnormalen, die im Feld unten festgelegt werden müssen.
Es gibt einen Unterschied zwischen links und rechts, wenn das Licht angelegt wird.
Im Fall der Methode auf der linken Seite wird der Abstand zwischen den Flächen eckig angezeigt. Dies liegt daran, dass es vollständig in die gleiche Richtung ausgerichtet ist wie die Normale des Gesichts. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, dass Vertices nicht gemeinsam genutzt werden können.
Bei der Methode auf der rechten Seite erscheint der Abstand zwischen den Flächen leicht gerundet, je nachdem, wie das Licht angewendet wird. Da Vertices gemeinsam genutzt werden, hat es den Vorteil, dass die Datenmenge reduziert wird. Der Nachteil ist, dass die Normale des Scheitelpunkts nicht mit der Richtung der Fläche übereinstimmt, so dass selbst wenn das Licht direkt von oben bestrahlt wird, die obere Fläche nicht zu 100 % vom Licht beeinflusst wird.
Es ist schwer zu verstehen, selbst wenn Sie es in einem Satz erklären, also sehen Sie sich das Diagramm unten an, um den Unterschied zu sehen.
Es wird mit einer Modellierungssoftware namens Metasequoia angezeigt
Man sieht, dass es ganz anders aussieht. Im Beispiel erstellen wir das Feld auf die richtige Weise, damit der Code nicht redundant ist.
Feld
<summary>
基本エフェクト
</summary>
private BasicEffect basicEffect = null;
<summary>
頂点バッファ
</summary>
private VertexBuffer vertexBuffer = null;
<summary>
インデックスバッファ
</summary>
private IndexBuffer indexBuffer = null;
<summary>
インデックスバッファの各頂点番号配列
</summary>
private static readonly Int16[] vertexIndices = new Int16[] {
2, 0, 1, 1, 3, 2, 4, 0, 2, 2, 6, 4, 5, 1, 0, 0, 4, 5,
7, 3, 1, 1, 5, 7, 6, 2, 3, 3, 7, 6, 4, 6, 7, 7, 5, 4 };
Das Feld wird mit einem Vertex-Puffer und einem Indexpuffer erstellt.
Kreation
// エフェクトを作成
this.basicEffect = new BasicEffect(this.GraphicsDevice);
// エフェクトでライトを有効にする
this.basicEffect.LightingEnabled = true;
// デフォルトのライトの設定を使用する
this.basicEffect.EnableDefaultLighting();
// スペキュラーを無効
this.basicEffect.SpecularColor = Vector3.Zero;
// ２番目と３番目のライトを無効
this.basicEffect.DirectionalLight1.Enabled = false;
this.basicEffect.DirectionalLight2.Enabled = false;
Es gibt mehrere Elemente in BasicEffect, die das Licht festlegen.
Legen Sie zunächst die LightingEnabled-Eigenschaft auf true fest, um die zu berechnende Lichtquelle anzuweisen.
Wenn Sie die EnableDefaultLighting-Methode aufrufen, wird die Farbe des Lichts oder Materials automatisch festgelegt. Die Verwendung des Standardlichts in dieser Box ist jedoch zu hell, daher habe ich die Glanzfarbe deaktiviert und das zweite und dritte Licht deaktiviert.
// 頂点の数
int vertexCount = 8;
// 頂点バッファ作成
this.vertexBuffer = new VertexBuffer(this.GraphicsDevice,
typeof(VertexPositionNormalTexture), vertexCount, BufferUsage.None);
// 頂点データを作成する
VertexPositionNormalTexture[] vertives = new VertexPositionNormalTexture[vertexCount];
vertives[0] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(-2.0f, 2.0f, -2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(-1.0f, 1.0f, -1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[1] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(2.0f, 2.0f, -2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(1.0f, 1.0f, -1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[2] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(-2.0f, 2.0f, 2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(-1.0f, 1.0f, 1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[3] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(2.0f, 2.0f, 2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(1.0f, 1.0f, 1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[4] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(-2.0f, -2.0f, -2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(-1.0f, -1.0f, -1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[5] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(2.0f, -2.0f, -2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(1.0f, -1.0f, -1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[6] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(-2.0f, -2.0f, 2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(-1.0f, -1.0f, 1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[7] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(2.0f, -2.0f, 2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(1.0f, -1.0f, 1.0f)),
Vector2.Zero);
// 頂点データを頂点バッファに書き込む
this.vertexBuffer.SetData(vertives);
Es ist ein etwas langes Stück Code, aber es erstellt Vertexdaten. Die diesmal verwendete Vertex-Datenstruktur ist "VertexPositionNormalTexture" mit den Daten "position", "normal" und "texture coordinates". Da das XNA Framework keine Struktur nur mit "position" und "normal" zur Verfügung stellt, wird für alle Vertices für Texturkoordinaten "Vector2.Zero" angegeben. (Wenn Sie es verstehen, können Sie natürlich Ihre eigene Struktur erstellen.)
Die Normale ist, wie in der vorherigen Abbildung gezeigt, so eingestellt, dass sie in eine schräge Richtung zeigt. Da Normalen Datendefinitionen sind, die nur durch die Orientierung dargestellt werden, wird die Richtung angegeben und dann mit der Vector3.Normalize-Methode normalisiert.
VertexPositionNormalTexture Konstruktor
Erstellen Sie eine Instanz der Struktur "VertexPositionNormalTexture" mit Vertex-Daten für die Position und den Normalen- und Texturkoordinaten.
| Position | Vektor3 | Position des Scheitelpunkts |
| normal | Vektor3 | Scheitelpunkt-Normalen |
| textureCoordinate (englisch) | Vektor2 | Texturkoordinaten von Scheitelpunkten |
Vector3.Normalize Methode
Erstellt einen Einheitsvektor aus dem angegebenen Vektor.
| Wert | Vektor3 | Quellvektor zum Normalisieren |
| Rückgabewerte | Vektor3 | Einheitsvektor |
// インデックスバッファを作成
this.indexBuffer = new IndexBuffer(this.GraphicsDevice,
IndexElementSize.SixteenBits, 3 * 12, BufferUsage.None);
// 頂点インデックスを書き込む
this.indexBuffer.SetData(vertexIndices);
Das Erstellen eines Indexpuffers ist nicht anders.
Zeichnung
// 描画に使用する頂点バッファをセット
this.GraphicsDevice.SetVertexBuffer(this.vertexBuffer);
// インデックスバッファをセット
this.GraphicsDevice.Indices = this.indexBuffer;
// パスの数だけ繰り替えし描画
foreach (EffectPass pass in this.basicEffect.CurrentTechnique.Passes)
{
// パスの開始
pass.Apply();
// ボックスを描画する
this.GraphicsDevice.DrawIndexedPrimitives(
PrimitiveType.TriangleList,
0,
0,
8,
0,
12
);
}
Da die Vertex-Informationen im Voraus festgelegt werden, ist der Zeichnungscode nichts Besonderes.
Alle Codes
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 BoxReceivedLight
{
<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>
基本エフェクト
</summary>
private BasicEffect basicEffect = null;
<summary>
頂点バッファ
</summary>
private VertexBuffer vertexBuffer = null;
<summary>
インデックスバッファ
</summary>
private IndexBuffer indexBuffer = null;
<summary>
インデックスバッファの各頂点番号配列
</summary>
private static readonly Int16[] vertexIndices = new Int16[] {
2, 0, 1, 1, 3, 2, 4, 0, 2, 2, 6, 4, 5, 1, 0, 0, 4, 5,
7, 3, 1, 1, 5, 7, 6, 2, 3, 3, 7, 6, 4, 6, 7, 7, 5, 4 };
<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);
// エフェクトでライトを有効にする
this.basicEffect.LightingEnabled = true;
// デフォルトのライトの設定を使用する
this.basicEffect.EnableDefaultLighting();
// スペキュラーを無効
this.basicEffect.SpecularColor = Vector3.Zero;
// ２番目と３番目のライトを無効
this.basicEffect.DirectionalLight1.Enabled = false;
this.basicEffect.DirectionalLight2.Enabled = false;
// ビューマトリックスをあらかじめ設定 ((6, 6, 12) から原点を見る)
this.basicEffect.View = Matrix.CreateLookAt(
new Vector3(6.0f, 6.0f, 12.0f),
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
);
// 頂点の数
int vertexCount = 8;
// 頂点バッファ作成
this.vertexBuffer = new VertexBuffer(this.GraphicsDevice,
typeof(VertexPositionNormalTexture), vertexCount, BufferUsage.None);
// 頂点データを作成する
VertexPositionNormalTexture[] vertives = new VertexPositionNormalTexture[vertexCount];
vertives[0] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(-2.0f, 2.0f, -2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(-1.0f, 1.0f, -1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[1] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(2.0f, 2.0f, -2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(1.0f, 1.0f, -1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[2] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(-2.0f, 2.0f, 2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(-1.0f, 1.0f, 1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[3] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(2.0f, 2.0f, 2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(1.0f, 1.0f, 1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[4] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(-2.0f, -2.0f, -2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(-1.0f, -1.0f, -1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[5] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(2.0f, -2.0f, -2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(1.0f, -1.0f, -1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[6] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(-2.0f, -2.0f, 2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(-1.0f, -1.0f, 1.0f)),
Vector2.Zero);
vertives[7] = new VertexPositionNormalTexture(
new Vector3(2.0f, -2.0f, 2.0f),
Vector3.Normalize(new Vector3(1.0f, -1.0f, 1.0f)),
Vector2.Zero);
// 頂点データを頂点バッファに書き込む
this.vertexBuffer.SetData(vertives);
// インデックスバッファを作成
this.indexBuffer = new IndexBuffer(this.GraphicsDevice,
IndexElementSize.SixteenBits, 3 * 12, BufferUsage.None);
// 頂点インデックスを書き込む
this.indexBuffer.SetData(vertexIndices);
}
<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);
// 描画に使用する頂点バッファをセット
this.GraphicsDevice.SetVertexBuffer(this.vertexBuffer);
// インデックスバッファをセット
this.GraphicsDevice.Indices = this.indexBuffer;
// パスの数だけ繰り替えし描画
foreach (EffectPass pass in this.basicEffect.CurrentTechnique.Passes)
{
// パスの開始
pass.Apply();
// ボックスを描画する
this.GraphicsDevice.DrawIndexedPrimitives(
PrimitiveType.TriangleList,
0,
0,
8,
0,
12
);
}
// 登録された DrawableGameComponent を描画する
base.Draw(gameTime);
}
}
}