Τρισδιάστατες συντεταγμένες για μετατροπή συντεταγμένων οθόνης

περίληψη

Μετατρέπει τις συντεταγμένες σε χώρο 3D στις συντεταγμένες στην οθόνη και εμφανίζει το όνομα στη θέση του μοντέλου. Στο δείγμα, η κάμερα περιστρέφεται για να είναι πιο εύκολο να δείτε ότι το όνομα ακολουθεί το μοντέλο.

Περιβάλλον λειτουργίας

Προϋποθέσεις

Περιβάλλον λειτουργίας

ουσία

Μετατροπή συντεταγμένων 3D σε συντεταγμένες οθόνης

Εάν θέλετε να εμφανίσετε το όνομα πάνω από το κεφάλι του χαρακτήρα, όπως σε ένα παιχνίδι 3D, είναι απαραίτητο να υπολογίσετε τις συντεταγμένες οθόνης στις οποίες πρέπει να εμφανίζεται ο χαρακτήρας από την τρισδιάστατη χωρική θέση του χαρακτήρα.

Μπορεί να φαίνεται σαν ένας δύσκολος υπολογισμός, αλλά στην πραγματικότητα, τα δεδομένα κορυφής ενός πολυγώνου λαμβάνονται με τον ίδιο τρόπο όπως ο τύπος που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή των δεδομένων κορυφής ενός πολυγώνου από συντεταγμένες 3D σε συντεταγμένες οθόνης, επομένως δεν απαιτούνται νέες γνώσεις.

Υπάρχουν επίσης μέθοδοι που είναι εύκολο να υπολογιστούν, οπότε δεν χρειάζεται να γράψετε πρόσθετο κώδικα.

αγρός

Στο δείγμα, εμφανίζονται τρία μοντέλα, οπότε ορίζουμε ένα μοντέλο και ένα διάνυσμα[3], που είναι οι τρεις πληροφορίες θέσης. Ορίζει επίσης μια αυτόματη γωνία περιστροφής για την κάμερα, έτσι ώστε η κίνηση να είναι εύκολα κατανοητή.

/// <summary>
/// モデル
/// </summary>
private Model model = null;

/// <summary>
/// 位置の配列
/// </summary>
private Vector3[] positions = new Vector3[3];

/// <summary>
/// カメラの水平回転角度
/// </summary>
private float theta = 0.0f;

Διαδικασία ενημέρωσης

Η γωνία περιστροφής για αυτόματη περιστροφή της κάμερας λαμβάνεται από τον χρόνο που έχει παρέλθει από το παιχνίδι.

// カメラの水平角度を自動更新
this.theta = (float)gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds / 2.0f;

Προ-σχέδιο

Μετά τη σχεδίαση του αντικειμένου, το buffer βάθους μπορεί να απενεργοποιηθεί, οπότε ορίστε το "DepthStencilState.Default" για να ενεργοποιήσετε τη σχεδίαση κρίσης με βάση την τιμή βάθους.

Πολλαπλασιάζοντας τη μήτρα περιστροφής άξονα Υ με τη μήτρα προβολής που έχετε ήδη δημιουργήσει, μπορείτε να περιστρέψετε τη θέση της κάμερας γύρω από το σημείο ενδιαφέροντος. Δώστε προσοχή στη σειρά με την οποία πολλαπλασιάζεται η μήτρα.

// Zバッファを有効にする
this.GraphicsDevice.DepthStencilState = DepthStencilState.Default;

// ビューマトリックスに回転を合成算出
Matrix rotatedView = Matrix.CreateRotationY(this.theta) * this.view;

Λήψη Viewport

Το Viewport παρέχει μια μέθοδο μετατροπής από 3D χωρικές συντεταγμένες σε συντεταγμένες οθόνης, οπότε αποκτήστε το από το GraphicsDevice.

// ビューポート取得
Viewport viewport = this.GraphicsDevice.Viewport;

Υπολογισμός συντεταγμένων οθόνης από συντεταγμένες 3D

Η εύρεση των συντεταγμένων οθόνης από συντεταγμένες χώρου 3D είναι τόσο απλή όσο η χρήση της μεθόδου Viewport.Project.

Καθορίστε τη χωρική θέση 3D της προέλευσης ως το πρώτο όρισμα, τον πίνακα προβολής ως το δεύτερο όρισμα και τον πίνακα προβολής ως το τρίτο όρισμα. Στη συνέχεια, μπορείτε να λάβετε τις συντεταγμένες στην οθόνη ως τιμή επιστροφής.

Μετά από αυτό, εάν εξαγάγετε τις τιμές X και Y από το Vector3, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη θέση εμφάνισης του κειμένου. (Z είναι η θέση βάθους)

// ３次元座標からスクリーンの座標算出
Vector3 v3 = viewport.Project(this.positions[i],
                                this.projection,
                                rotatedView,
                                Matrix.Identity);
Vector2 screenPosition = new Vector2(v3.X, v3.Y);

// テキスト描画
this.spriteBatch.DrawString(this.font, "Model " + (i + 1).ToString(),
    screenPosition, Color.White);

Viewport.Project μέθοδος

Προβάλλει ένα διάνυσμα 3D από το χώρο αντικειμένων στο χώρο της οθόνης.

Όλοι οι κωδικοί

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 TransformToScreen
{
    /// <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>
        /// スプライトでテキストを描画するためのフォント
        /// </summary>
        private SpriteFont font = null;

        /// <summary>
        /// モデル
        /// </summary>
        private Model model = null;

        /// <summary>
        /// 位置の配列
        /// </summary>
        private Vector3[] positions = new Vector3[3];

        /// <summary>
        /// カメラの水平回転角度
        /// </summary>
        private float theta = 0.0f;

        /// <summary>
        /// ビューマトリックス
        /// </summary>
        private Matrix view = Matrix.Identity;

        /// <summary>
        /// プロジェクションマトリックス
        /// </summary>
        private Matrix projection = Matrix.Identity;


        /// <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()
        {
            // 位置をランダムに設定
            Random rand = new Random();
            for (int i = 0; i < this.positions.Length; i++)
            {
                this.positions[i] =
                    new Vector3((float)(rand.NextDouble() - 0.5) * 10.0f,
                                0.0f,
                                (float)(rand.NextDouble() - 0.5) * 10.0f);
            }

            // ビューマトリックス
            this.view = Matrix.CreateLookAt(new Vector3(0.0f, 10.0f, 20.0f),
                                            Vector3.Zero,
                                            Vector3.Up);

            // プロジェクションマトリックス
            this.projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
                        MathHelper.ToRadians(45.0f),
                        (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Width /
                            (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Height,
                        1.0f,
                        100.0f
                    );

            // 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);

            // フォントをコンテンツパイプラインから読み込む
            this.font = this.Content.Load<SpriteFont>("Font");

            // モデルを作成
            this.model = this.Content.Load<Model>("Model");

            // ライトとプロジェクションはあらかじめ設定しておく
            foreach (ModelMesh mesh in this.model.Meshes)
            {
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    // デフォルトのライト適用
                    effect.EnableDefaultLighting();

                    // プロジェクションマトリックスをあらかじめ設定
                    effect.Projection = this.projection;
                }
            }
        }

        /// <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();
            }

            // カメラの水平角度を自動更新
            this.theta = (float)gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds / 2.0f;

            // 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);

            // Zバッファを有効にする
            this.GraphicsDevice.DepthStencilState = DepthStencilState.Default;

            // ビューマトリックスに回転を合成算出
            Matrix rotatedView = Matrix.CreateRotationY(this.theta) * this.view;

            for (int i = 0; i < this.positions.Length; i++)
            {
                foreach (ModelMesh mesh in this.model.Meshes)
                {
                    foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                    {
                        // ビューマトリックス
                        effect.View = rotatedView;

                        // モデルの位置設定
                        effect.World = Matrix.CreateTranslation(this.positions[i]);
                    }

                    // モデルを描画
                    mesh.Draw();
                }
            }

            // ビューポート取得
            Viewport viewport = this.GraphicsDevice.Viewport;

            // スプライトの描画準備
            this.spriteBatch.Begin();

            // 各モデルの位置にテキストを描画
            for (int i = 0; i < this.positions.Length; i++)
            {
                // ３次元座標からスクリーンの座標算出
                Vector3 v3 = viewport.Project(this.positions[i],
                                              this.projection,
                                              rotatedView,
                                              Matrix.Identity);
                Vector2 screenPosition = new Vector2(v3.X, v3.Y);

                // テキスト描画
                this.spriteBatch.DrawString(this.font, "Model " + (i + 1).ToString(),
                    screenPosition, Color.White);
            }

            // スプライトの一括描画
            this.spriteBatch.End();

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