त्रिकोणीय बहुभुज प्रदर्शित करना

सारांश

यह 3D स्पेस में त्रिकोणीय बहुभुज प्रदर्शित करता है।

परिचालन का वातावरण

आवश्यकताएँ

परिचालन का वातावरण

सार तत्व

बहुभुज क्या है?

बहुभुज एक ऐसा चेहरा है जो कई शीर्ष परिभाषाओं द्वारा उत्पन्न होता है। सामान्य तौर पर, एक बहुभुज एक त्रिकोणीय चेहरा होता है जिसमें तीन कोने होते हैं। और त्रिभुज बहुभुज की सबसे छोटी इकाई है। कुछ मॉडलिंग सॉफ्टवेयर बहुभुजों को चतुर्भुज या बहुभुज के रूप में प्रदर्शित कर सकते हैं, लेकिन ये अंततः त्रिकोणीय बहुभुज में विघटित हो जाएंगे।

खेलों में प्रदर्शित मॉडल इन त्रिकोणीय बहुभुजों में से कई को मिलाकर बनाया गया है।

बहुभुज शीर्षों द्वारा बनते हैं। वर्टिस में स्थिति और रंग जैसे डेटा हो सकते हैं। यह नमूना "स्थिति" और "रंग" डेटा से भी बनाया गया है।

इस उदाहरण में चेहरे का रंग प्रत्येक शीर्ष के लिए निर्धारित रंग और दूरी से बड़े करीने से प्रक्षेपित है, लेकिन आप इसे अपने स्वयं के शेडर प्रोग्राम (शेडर कार्यक्रमों पर एक और बार) के साथ स्वतंत्र रूप से बदल सकते हैं।

वर्टेक्स डेटा परिभाषाएँ

बहुभुज प्रदर्शित करने के लिए, "शीर्ष डेटा" की आवश्यकता होती है, और प्रोग्रामर को यह तय करना होगा कि उस शीर्ष में कौन से तत्व शामिल करने हैं। बहुभुज बनाते समय, आपको डिवाइस को बताना होगा, जो ड्राइंग इंजन है, बहुभुज को किस शीर्ष डेटा के साथ खींचना है। ऐसा करने के लिए, एक "VertexDeclaration" क्लास बनाएं और "वर्टेक्स डेटा डेफिनिशन" सेट करें।

हालाँकि, XNA गेम स्टूडियो 4.0 से शुरू होकर, इस सेटअप को सरल बनाया गया है, और आपको इस टिप के लिए VertexDeclaration क्लास तैयार करने की आवश्यकता नहीं है। (ऐसा इसलिए है क्योंकि परिभाषा जानकारी पहले से ही फ्रेमवर्क द्वारा प्रदान किए गए वर्टेक्स डेटा में एम्बेडेड है।

वर्टेक्स डेटा

मैंने लिखा है कि बहुभुज खींचने के लिए शीर्ष डेटा की आवश्यकता होती है, लेकिन पहले हमें यह तय करना होगा कि हम किस प्रकार का डेटा चाहते हैं। इस मामले में, हम "स्थिति" और "रंग" डेटा का उपयोग करेंगे। एक बार जब आप यह तय कर लेते हैं कि आप कौन सा डेटा चाहते हैं, तो आपको उस डेटा को रखने के लिए एक संरचना बनाने की आवश्यकता है। आपको यह तय करने की कुछ स्वतंत्रता है कि वर्टेक्स डेटा क्या है, लेकिन आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले वर्टेक्स डेटा को पहले से ही एक्सएनए फ्रेमवर्क में परिभाषित किया गया है, इसलिए नमूना इसका उपयोग करता है।

"स्थिति" और "रंग" के साथ वर्टेक्स डेटा को "वर्टेक्सपोजिशनकलर" संरचना के रूप में परिभाषित किया गया है। चूंकि बहुभुज बनाने के लिए कई शीर्षों की आवश्यकता होती है, इसलिए हम इसे एक सरणी के रूप में घोषित करते हैं।

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

सामान

XNA में, जब आप एक बहुभुज बनाते हैं, तो आपको यह तय करने के लिए एक अलग शेडर प्रोग्राम लिखना होगा कि इसे कैसे आकर्षित किया जाए। ऐसा करने के लिए, एक अलग प्रभाव फ़ाइल बनाएं, एक प्रोग्राम लिखें, इसे एक प्रभाव वर्ग के रूप में लोड करें, और शेडर प्रोग्राम चलाएं।

हालाँकि, यदि आपको इस तरह के सरल त्रिकोणीय बहुभुज या जटिल ड्राइंग प्रभाव खींचने की आवश्यकता नहीं है, तो यह एक बहुत ही बोझिल कार्य हो सकता है।

इस कारण से, एक्सएनए विस्तारित प्रभावों को परिभाषित करता है जो आपको आवश्यक वस्तुओं को गुणों के रूप में सेट करने की अनुमति देता है ताकि आपको मूल ड्राइंग के लिए शेडर प्रोग्राम लिखना न पड़े। यह "BasicEffect" क्लास है। चूंकि इस लेख का उद्देश्य बहुभुज बनाना है, इसलिए हम "बेसिकइफेक्ट" का उपयोग करेंगे जो आकर्षित करने के लिए अधिक प्रयास नहीं करता है।

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

बीमार एक और समय पर प्रभाव और BasicEffects के बारे में अधिक बात करेंगे.

वैसे, Windows Phone 7 आपको अपने स्वयं के प्रभावों का उपयोग करने की अनुमति नहीं देता है, केवल उन लोगों को जो BasicEffect जैसे ढांचे में निर्मित हैं।

एक शीर्ष डेटा परिभाषा बनाएँ

XNA फ्रेमवर्क 3.1 तक, आपको उन्हें प्रोग्रामेटिक रूप से स्पष्ट रूप से बनाना था, लेकिन 4.0 से शुरू होकर, फ्रेमवर्क की अंतर्निहित वर्टेक्स जानकारी पहले से ही वर्टेक्स जानकारी में "IVertexType.VertexDeclaration" के रूप में शामिल है, इसलिए हम इसका उपयोग करेंगे।

प्रभाव पैदा करना

एक BasicEffect क्लास बनाएँ. शीर्ष रंगों को रखने के लिए BasicEffect.VertexColorEnabled गुण को सही पर सेट करें।

// 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 निर्माता

प्रभाव वर्ग "बेसिकइफेक्ट" का एक उदाहरण बनाएं जो शेडर मॉडल 2.0 का उपयोग करके शीर्ष रंग, बनावट और प्रकाश व्यवस्था करता है।

मैट्रिक्स और प्रोजेक्शन मैट्रिक्स देखें

BasicEffect को व्यू मैट्रिक्स और प्रोजेक्शन मैट्रिक्स पर सेट करें। प्रत्येक की वैचारिक व्याख्या के लिए, नीचे दिए गए लिंक देखें।

• 3D मॉडल के समन्वय परिवर्तन के बारे में
• समन्वय प्रणाली देखें
• प्रोजेक्टिव समन्वय प्रणाली

// 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
    );

व्यू मैट्रिक्स जनरेट करने के लिए, "Matrix.CreateLookAt" विधि का उपयोग करें।

पहला तर्क कैमरे की स्थिति को निर्दिष्ट करता है, दूसरा तर्क कैमरे के रुचि के बिंदु को निर्दिष्ट करता है, और तीसरा तर्क कैमरे की ऊपर की दिशा को निर्दिष्ट करता है।

इस मामले में, यह स्थिति (0, 0, 15) से मूल को देखने के लिए निर्धारित है।

Matrix.CreateLookAt विधि

एक दृश्य मैट्रिक्स बनाएँ।

प्रोजेक्शन मैट्रिक्स जनरेट करने के लिए, "Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView" विधि का उपयोग करें।

पहला तर्क रेडियन में देखने का कोण है। नमूने में, डिग्री यूनिट को "MathHelper.ToRadians" विधि का उपयोग करके रेडियन में परिवर्तित किया जाता है। रेडियन और डिग्री के बारे में अधिक जानकारी के लिए, रेडियन और डिग्री देखें।

दूसरा तर्क पक्षानुपात (पक्षानुपात) निर्दिष्ट करता है। सामान्यतया, आप दृश्य चौड़ाई ÷ ऊँचाई के लिए कोई मान निर्दिष्ट करें। नमूने में, इसकी गणना डिवाइस के व्यूपोर्ट के लिए निर्धारित चौड़ाई और ऊंचाई से की जाती है।

तीसरा तर्क आगे की क्लिपिंग स्थिति को निर्दिष्ट करता है, और चौथा तर्क पिछड़े क्लिपिंग स्थिति को निर्दिष्ट करता है।

Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView विधि

दृश्य फ़ील्ड की सेटिंग्स के आधार पर एक परिप्रेक्ष्य प्रक्षेपण मैट्रिक्स बनाता है।

वर्टेक्स डेटा बनाना

तीन शीर्ष डेटा बनाएँ। सबसे पहले, हम एक सरणी बनाएंगे और प्रत्येक शीर्ष बनाएंगे।

// 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);

वर्टेक्स डेटा बनाने के लिए, "वर्टेक्सपोजिशनकलर" के कन्स्ट्रक्टर में "वर्टेक्स पोजिशन" और "वर्टेक्स कलर" निर्दिष्ट करें।

VertexPositionColor निर्माता

स्थिति और रंग शीर्ष डेटा के साथ संरचना "VertexPositionColor" का एक उदाहरण बनाएं।

कोने की स्थिति को उस सीमा पर सेट करें जिसे कैमरे से देखा जा सकता है। इसके अलावा, शीर्ष व्यवस्था को "दक्षिणावर्त (दक्षिणावर्त)" पर सेट करें। यदि आप इसे "वामावर्त" पर सेट करते हैं, तो बहुभुज दिखाई नहीं देगा। इसकी व्याख्या के लिए, ड्रा करने के लिए बहुभुज के चेहरे निर्दिष्ट करना देखें।

बहुभुज खींचना

// 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);

दो प्रकार के प्रभाव होते हैं, जिन्हें "तकनीक" और "पथ" कहा जाता है, जिसके माध्यम से आप वास्तविक ड्राइंग प्रोग्राम चलाते हैं। चूंकि एक ही प्रभाव में कई पथ हो सकते हैं, इसलिए मैं उन्हें बार-बार foreach में कॉल करने का प्रयास करता हूं। हालांकि, बेसिकइफेक्ट में, एक तकनीक और एक पथ है, इसलिए आप सीधे पथ के सूचकांक को निर्दिष्ट कर सकते हैं, लेकिन उपरोक्त विवरण क्लीनर होगा क्योंकि आप इसे अन्य प्रभावों के लिए स्थानापन्न कर सकते हैं।

वास्तविक ड्राइंग शुरू करने से पहले, पास शुरू करने के लिए "EffectPass.Apply" विधि पर कॉल करें। इस पद्धति को कॉल करके, इस बार उपयोग किए जाने वाले प्रभाव के पैरामीटर ग्राफिक्स डिवाइस पर लागू होते हैं।

एक बार जब आप पथ शुरू कर देते हैं, तो "GraphicsDevice.DrawUserPrimitives" विधि के साथ बहुभुज बनाएं।

पहला तर्क खींचे जाने वाले आदिम के प्रकार को निर्दिष्ट करता है। इस मामले में, हम एक त्रिकोणीय बहुभुज बनाएंगे, इसलिए "PrimitiveType.TriangleList" निर्दिष्ट करें।

दूसरा तर्क बनाए गए शीर्ष डेटा को निर्दिष्ट करता है।

तीसरा तर्क शीर्ष से आकर्षित करने के लिए निर्दिष्ट करता है। आम तौर पर, यह 0 है।

चौथा तर्क आकर्षित करने के लिए आदिम की संख्या निर्दिष्ट करता है। इस मामले में, केवल एक त्रिकोणीय बहुभुज है, इसलिए 1 निर्दिष्ट करें। ध्यान दें कि यह शीर्षों की संख्या नहीं है।

GraphicsDevice.DrawUserPrimitives विधि

उपयोगकर्ता द्वारा आपूर्ति किए गए शीर्ष डेटा के आधार पर आदिम खींचता है।

ड्राइंग प्रोग्राम के लिए बस इतना ही। यदि आप वास्तव में इसे चलाते हैं और एक त्रिकोण प्रदर्शित होता है, तो आपका काम हो गया।

सभी कोड

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);
        }
    }
}