مختصات سه بعدی برای تبدیل مختصات صفحه نمایش

خلاصه

مختصات موجود در فضای سه بعدی را به مختصات روی صفحه تبدیل می کند و نام را در محل مدل نمایش می دهد. در نمونه، دوربین چرخانده می شود تا راحت تر ببینید که نام از مدل پیروی می کند.

محیط عملیاتی

پیش نیازها

محیط عملیاتی

ماده

تبدیل مختصات سه بعدی به مختصات صفحه نمایش

اگر می خواهید نام را در بالای سر شخصیت نمایش دهید، مانند یک بازی سه بعدی، لازم است مختصات صفحه نمایش را محاسبه کنید که شخصیت باید بر روی آن از موقعیت فضایی سه بعدی شخصیت نمایش داده شود.

ممکن است محاسبه دشواری به نظر برسد، اما در واقع، داده های راس یک چند ضلعی به همان روشی به دست می آید که فرمول مورد استفاده برای تبدیل داده های راس یک چند ضلعی از مختصات سه بعدی به مختصات صفحه نمایش استفاده می شود، بنابراین نیازی به دانش جدید نیست.

همچنین روش هایی وجود دارد که محاسبه آنها آسان است، بنابراین نیازی به نوشتن کد اضافی ندارید.

زمینه

در نمونه، سه مدل نمایش داده می شود، بنابراین ما یک مدل و یک بردار را تعریف می کنیم[3] که اطلاعات سه موقعیت است. همچنین یک زاویه چرخش خودکار برای دوربین تعریف می کند تا حرکت به راحتی قابل درک باشد.

/// <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;

فرآیند به روز رسانی

زاویه چرخش برای چرخش خودکار دوربین از زمان سپری شده بازی به دست می آید.

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

پیش طراحی

پس از ترسیم اسپرایت، بافر عمق ممکن است غیرفعال شود، بنابراین "DepthStencilState.Default" را تنظیم کنید تا قضاوت ترسیم بر اساس مقدار عمق فعال شود.

با ضرب ماتریس چرخش محور Y در ماتریس نمایی که قبلا ایجاد کرده اید، می توانید موقعیت دوربین را حول نقطه مورد نظر بچرخانید. به ترتیب ضرب ماتریس توجه کنید.

// 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;

Viewport را دریافت کنید

Viewport روشی را برای تبدیل از مختصات فضایی سه بعدی به مختصات صفحه نمایش ارائه می دهد، بنابراین آن را از GraphicsDevice دریافت کنید.

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

محاسبه مختصات صفحه نمایش از مختصات سه بعدی

پیدا کردن مختصات صفحه از مختصات فضای سه بعدی به سادگی استفاده از متد Viewport.Project است.

موقعیت فضایی سه بعدی منبع را به عنوان آرگومان اول، ماتریس طرح ریزی را به عنوان آرگومان دوم و ماتریس دید را به عنوان آرگومان سوم مشخص کنید. سپس، می توانید مختصات را به عنوان مقدار بازگشتی روی صفحه دریافت کنید.

پس از آن، اگر مقادیر X و Y را از Vector3 استخراج کنید، می توانید از موقعیت نمایش متن استفاده کنید. (Z موقعیت عمق است)

// 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 روش

یک بردار سه بعدی را از فضای شی به فضای صفحه نمایش پخش می کند.

همه کدها

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);
        }
    }
}