Affichage des polygones triangulaires

résumé

Il affiche des polygones triangulaires dans l’espace 3D.

Environnement d’exploitation

Conditions préalables

Environnement d’exploitation

substance

Qu’est-ce qu’un polygone ?

Un polygone est une face générée par plusieurs définitions de sommets. En général, un polygone est une face triangulaire composée de trois sommets. Et le trigone est la plus petite unité du polygone. Certains logiciels de modélisation peuvent afficher les polygones sous forme de quadrilatère ou de polygone, mais ceux-ci seront finalement décomposés en polygones triangulaires.

Le modèle affiché dans les jeux est formé en combinant plusieurs de ces polygones triangulaires.

Les polygones sont formés par des sommets. Les sommets peuvent contenir des données telles que la position et la couleur. Cet échantillon est également réalisé à partir de données « position » et « couleur ».

La couleur du visage dans cet exemple est soigneusement interpolée par la couleur et la distance définies pour chaque sommet, mais vous pouvez la changer librement avec votre propre programme de shader (plus d’informations sur les programmes de shader une autre fois).

Définitions des données de sommet

Pour afficher un polygone, des « données de sommet » sont nécessaires, et le programmeur doit décider quels éléments inclure dans ce sommet. Lorsque vous dessinez un polygone, vous devez indiquer à l’appareil, qui est le moteur de dessin, avec quelles données de sommet dessiner le polygone. Pour ce faire, créez une classe « VertexDeclaration » et définissez la « Définition des données Vertex ».

Toutefois, à partir de XNA Game Studio 4.0, cette configuration a été simplifiée et vous n’avez pas besoin de préparer une classe VertexDeclaration pour cette astuce. (Cela est dû au fait que les informations de définition sont déjà intégrées dans les données de sommet fournies par le framework.)

Données de sommet

J’ai écrit que les données de sommet sont nécessaires pour dessiner des polygones, mais nous devons d’abord décider quel type de données nous voulons avoir. Dans ce cas, nous utiliserons les données « position » et « couleur ». Une fois que vous avez décidé des données que vous souhaitez avoir, vous devez créer une structure pour stocker ces données. Vous disposez d’une certaine liberté pour décider de ce que sont les données de sommet, mais les données de sommet couramment utilisées sont déjà définies dans XNA Framework, de sorte que l’exemple les utilise.

Les données de sommet avec « position » et « color » sont définies comme une structure « VertexPositionColor ». Comme plusieurs sommets sont nécessaires pour former un polygone, nous le déclarons sous la forme d’un tableau.

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

effet

En XNA, lorsque vous dessinez un polygone, vous devez écrire un programme de shader séparé pour décider comment le dessiner. Pour ce faire, créez un fichier d’effet distinct, écrivez un programme, chargez-le en tant que classe d’effet et exécutez le programme de nuanceur.

Cependant, si vous n’avez pas besoin de dessiner de simples polygones triangulaires comme celui-ci, ou des effets de dessin complexes, cela peut être une tâche très fastidieuse.

Pour cette raison, XNA définit des effets étendus qui vous permettent de définir les éléments requis en tant que propriétés afin que vous n’ayez pas à écrire un programme de shader pour le dessin de base. C’est la classe « BasicEffect ». Comme le but de cet article est de dessiner des polygones, nous utiliserons « BasicEffect » qui ne demande pas beaucoup d’efforts à dessiner.

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

Je parlerai plus en détail des effets et des BasicEffects à un autre moment.

Soit dit en passant, Windows Phone 7 ne vous permet pas d’utiliser vos propres effets, seulement ceux intégrés dans des frameworks comme BasicEffect.

Création d’une définition de données de sommet

Jusqu’à XNA Framework 3.1, vous deviez les créer explicitement par programmation, mais à partir de la version 4.0, les informations de sommet intégrées de l’infrastructure sont déjà incluses dans les informations de sommet en tant que « IVertexType.VertexDeclaration », nous allons donc l’utiliser.

Création d’effets

Créez une classe BasicEffect. Définissez la propriété BasicEffect.VertexColorEnabled sur true pour conserver les couleurs des sommets.

// 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 constructeur

Créez une instance de la classe d’effets « BasicEffect » qui effectue la couleur, la texture et l’éclairage des sommets à l’aide de Shader Model 2.0.

Matrice de vue et matrice de projection

Définissez le BasicEffect sur une matrice de vue et une matrice de projection. Pour une explication conceptuelle de chacun, voir les liens ci-dessous.

• A propos de la transformation de coordonnées des modèles 3D
• Afficher le système de coordonnées
• Système de coordonnées projectif

// 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
    );

Pour générer une matrice de vue, utilisez la méthode « Matrix.CreateLookAt ».

Le premier argument spécifie la position de la caméra, le deuxième le point d’intérêt de la caméra et le troisième la direction vers le haut de la caméra.

Dans ce cas, il est défini pour regarder l’origine à partir de la position (0, 0, 15).

Matrix.CreateLookAt méthode

Créez une matrice de vues.

Pour générer une matrice de projection, utilisez la méthode « Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView ».

Le premier argument est l’angle de vision en radians. Dans l’exemple, l’unité de degré est convertie en radian à l’aide de la méthode « MathHelper.ToRadians ». Pour plus d’informations sur le Radian et le Degré, consultez Radian et Degré.

Le deuxième argument spécifie le rapport d’aspect (rapport d’aspect). En règle générale, vous spécifiez une valeur pour la largeur ÷ la hauteur de la vue. Dans l’exemple, il est calculé à partir de la largeur et de la hauteur définies pour la fenêtre d’affichage de l’appareil.

Le troisième argument spécifie la position de découpage vers l’avant et le quatrième argument spécifie la position de découpage vers l’arrière.

Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView méthode

Crée une matrice de projection en perspective basée sur les paramètres du champ de vue.

Création de données de sommet

Créez trois données de sommet. Tout d’abord, nous allons créer un tableau et créer chaque sommet.

// 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);

Pour créer des données de sommet, spécifiez la « position du sommet » et la « couleur du sommet » dans le constructeur de « VertexPositionColor ».

VertexPositionColor constructeur

Créez une instance de la structure « VertexPositionColor » avec les données de position et de sommet de couleur.

Réglez la position des sommets sur la plage visible depuis la caméra. Définissez également la disposition des sommets sur « dans le sens des aiguilles d’une montre (sens des aiguilles d’une montre) ». Si vous le réglez sur « dans le sens inverse des aiguilles d’une montre », le polygone ne sera pas visible. Pour plus d’explications, reportez-vous à la section Spécification des faces d’un polygone à dessiner.

Dessiner des polygones

// 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);

Il existe deux types d’effets, appelés « techniques » et « chemins », à travers lesquels vous exécutez le programme de dessin réel. Comme il peut y avoir plusieurs chemins dans un seul effet, j’essaie de les appeler à plusieurs reprises dans foreach. Cependant, dans BasicEffect, il y a une technique et un chemin, vous pouvez donc spécifier l’index du chemin directement, mais la description ci-dessus sera plus propre car vous pouvez la remplacer par d’autres effets.

Avant de commencer le dessin proprement dit, appelez la méthode « EffectPass.Apply » pour démarrer la passe. En appelant cette méthode, les paramètres de l’effet à utiliser cette fois sont appliqués au périphérique graphique.

Une fois que vous avez commencé le chemin, dessinez le polygone avec la méthode « GraphicsDevice.DrawUserPrimitives ».

Le premier argument spécifie le type de primitive à dessiner. Dans ce cas, nous allons dessiner un polygone triangulaire, donc spécifiez « PrimitiveType.TriangleList ».

Le deuxième argument spécifie les données de sommet créées.

Le troisième argument spécifie le sommet à partir duquel dessiner. Normalement, il s’agit de 0.

Le quatrième argument spécifie le nombre de primitives à dessiner. Dans ce cas, il n’y a qu’un seul polygone triangulaire, spécifiez donc 1. Notez qu’il ne s’agit pas du nombre de sommets.

GraphicsDevice.DrawUserPrimitives méthode

Dessine des primitives basées sur les données de vertex fournies par l’utilisateur.

C’est tout pour le programme de dessin. Si vous l’exécutez réellement et qu’un triangle s’affiche, vous avez terminé.

Tous les 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 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);
        }
    }
}