स्क्रीन समन्वय रूपांतरण के लिए त्रि-आयामी निर्देशांक

सारांश

यह 3D स्पेस में निर्देशांक को स्क्रीन पर निर्देशांक में परिवर्तित करता है और मॉडल के स्थान पर नाम प्रदर्शित करता है। नमूने में, कैमरे को घुमाया जाता है ताकि यह देखना आसान हो सके कि नाम मॉडल का अनुसरण करता है।

परिचालन का वातावरण

आवश्यकताएँ

परिचालन का वातावरण

सार तत्व

3D निर्देशांकों को स्क्रीन निर्देशांक में कनवर्ट करना

यदि आप चरित्र के सिर के ऊपर नाम प्रदर्शित करना चाहते हैं, जैसे कि 3D गेम में, स्क्रीन निर्देशांक की गणना करना आवश्यक है, जिस पर चरित्र को चरित्र की त्रि-आयामी स्थानिक स्थिति से प्रदर्शित किया जाना चाहिए।

यह एक कठिन गणना की तरह लग सकता है, लेकिन वास्तव में, बहुभुज का शीर्ष डेटा उसी तरह प्राप्त किया जाता है जैसे कि बहुभुज के शीर्ष डेटा को 3D निर्देशांक से स्क्रीन निर्देशांक में बदलने के लिए उपयोग किया जाने वाला सूत्र, इसलिए किसी नए ज्ञान की आवश्यकता नहीं है।

ऐसे तरीके भी हैं जिनकी गणना करना आसान है, इसलिए आपको कोई अतिरिक्त कोड लिखने की आवश्यकता नहीं है।

खेत

नमूने में, तीन मॉडल प्रदर्शित होते हैं, इसलिए हम एक मॉडल और एक वेक्टर को परिभाषित करते हैं[3], जो तीन स्थिति की जानकारी है। यह कैमरे के लिए एक स्वचालित रोटेशन कोण को भी परिभाषित करता है ताकि आंदोलन को समझना आसान हो।

/// <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;

अद्यतन प्रक्रिया

कैमरे के स्वचालित रोटेशन के लिए रोटेशन कोण खेल के बीते हुए समय से प्राप्त किया जाता है।

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

प्री-ड्राइंग

स्प्राइट खींचने के बाद, गहराई बफर अक्षम किया जा सकता है, इसलिए गहराई मूल्य द्वारा निर्णय लेने में सक्षम करने के लिए "DepthStencilState.Default" सेट करें।

Y-अक्ष रोटेशन मैट्रिक्स को आपके द्वारा पहले से बनाए गए व्यू मैट्रिक्स से गुणा करके, आप कैमरे की स्थिति को रुचि के बिंदु के चारों ओर घुमा सकते हैं। उस क्रम पर ध्यान दें जिसमें मैट्रिक्स गुणा किया जाता है।

// 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;

व्यूपोर्ट प्राप्त करें

व्यूपोर्ट 3 डी स्थानिक निर्देशांक से स्क्रीन निर्देशांक में बदलने के लिए एक विधि प्रदान करता है, इसलिए इसे ग्राफिक्सडिवाइस से प्राप्त करें।

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

3 डी निर्देशांक से स्क्रीन निर्देशांक की गणना

3D स्पेस निर्देशांक से स्क्रीन निर्देशांक ढूँढना Viewport.Project विधि का उपयोग करने जितना आसान है।

स्रोत की 3D स्थानिक स्थिति को पहले तर्क के रूप में, प्रक्षेपण मैट्रिक्स को दूसरे तर्क के रूप में और दृश्य मैट्रिक्स को तीसरे तर्क के रूप में निर्दिष्ट करें। फिर, आप स्क्रीन पर निर्देशांक को वापसी मूल्य के रूप में प्राप्त कर सकते हैं।

उसके बाद, यदि आप वेक्टर 3 से एक्स और वाई मान निकालते हैं, तो आप टेक्स्ट की प्रदर्शन स्थिति का उपयोग कर सकते हैं। (Z गहराई की स्थिति है)

// 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 विधि

ऑब्जेक्ट स्पेस से स्क्रीन स्पेस में एक 3 डी वेक्टर प्रोजेक्ट करता है।

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 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);
        }
    }
}