행렬 곱셈

요약

이동, 회전 및 크기 조정을 곱하여 행렬을 생성하고 모델을 조작합니다. 샘플에서 상자의 빨간색 면이 앞면으로 작동됩니다.

운영 환경

필수 구성 요소

운영 환경

샘플로 작업하는 방법

물질

밭

샘플은 모델을 이동, 회전 및 배율 조정합니다. 여러 작업이 수행되기 때문에 단순화를 위해 이동은 X, 회전은 Z, 회전은 Y축만, 스케일은 X, Y, Z입니다.

/// <summary>
/// モデルの位置
/// </summary>
private Vector3 position = Vector3.Zero;

/// <summary>
/// モデルの回転(radian)
/// </summary>
private float rotate = 0.0f;

/// <summary>
/// モデルのスケール
/// </summary>
private float scale = 1.0f;

모델 작업

Game.Update 메서드는 입력 정보에서 각 매개 변수를 조작합니다. 이 경우 각 필드의 값만 변경하면 됩니다. (아래 코드는 게임패드를 사용한 조작 부분에서만 발췌한 것입니다.)

GamePadState gamePadState = GamePad.GetState(PlayerIndex.One);


///// 拡大縮小 /////

// ゲームパッドによるモデルの拡大縮小
if (gamePadState.IsConnected)
{
    this.scale = gamePadState.ThumbSticks.Right.Y + 1.0f;
}

///// 回転 /////

// ゲームパッドによる回転
if (gamePadState.IsConnected)
{
    this.rotate -= gamePadState.ThumbSticks.Left.X * 0.1f;
}

///// 移動 /////

// 進むべき方向
Vector3 frontDirection =
    Vector3.TransformNormal(Vector3.UnitZ, Matrix.CreateRotationY(this.rotate));

// ゲームパッドによるモデルの移動操作
if (gamePadState.IsConnected)
{
    this.position += gamePadState.ThumbSticks.Left.Y * frontDirection * 0.1f;
}

이동할 때 이동해야 하는 방향은 현재 회전량에 따라 결정됩니다.

벡터가 회전하지 않을 때 이동 방향을 (0, 0, 1)으로 설정하고 이 벡터에 회전 행렬을 곱하여 "Vector3.TransformNormal" 메서드를 사용하여 회전할 수 있습니다. 구하는 벡터는 "단위 벡터"이기 때문에 이동량을 곱하면 향하는 방향으로 전진할 수 있습니다.

Vector3.TransformNormal 메서드

좌표: 3D 벡터가 행렬에 의해 변환됩니다.

좌표 변환

각 파라미터를 기반으로 행렬을 만듭니다. 이러한 행렬을 곱하면 여러 변환을 적용할 수 있습니다. 덧셈이 아니므로 양해 바랍니다.

곱해지는 순서도 고정되어 있다는 점에 유의해야 합니다. 기본적으로 "스케일", "회전", "이동"의 순서로 곱하는 것이 일반적입니다. 순서를 변경할 수도 있지만 결과는 다릅니다. 프로그램을 직접 수정하여 시도해 보십시오.

// 座標変換の初期化
Matrix transform = Matrix.Identity;

// 拡大縮小
transform *= Matrix.CreateScale(this.scale);

// 回転
transform *= Matrix.CreateRotationY(this.rotate);

// 移動
transform *= Matrix.CreateTranslation(this.position);

foreach (ModelMesh mesh in this.model.Meshes)
{
    // 座標変換を設定
    foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
    {
        effect.World = transform;
    }

    // モデルを描画
    mesh.Draw();
}

모든 코드

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 TransformWorldMatrix
{
    /// <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>
        /// モデルの位置
        /// </summary>
        private Vector3 position = Vector3.Zero;

        /// <summary>
        /// モデルの回転(radian)
        /// </summary>
        private float rotate = 0.0f;

        /// <summary>
        /// モデルのスケール
        /// </summary>
        private float scale = 1.0f;

        /// <summary>
        /// 自動動作フラグ
        /// </summary>
        private int autoMode = 0;

        /// <summary>
        /// マウスボタン押下フラグ
        /// </summary>
        private bool isMousePressed = false;


        /// <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);

            // 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");

            // 今回はパラメータを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();

                    // ビューマトリックスをあらかじめ設定
                    effect.View = Matrix.CreateLookAt(
                        new Vector3(0.0f, 20.0f, 2.0f),
                        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
                    effect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
                        MathHelper.ToRadians(45.0f),
                        (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Width /
                            (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Height,
                        1.0f,
                        100.0f
                    );
                }
            }
        }

        /// <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)
        {
            KeyboardState keyState = Keyboard.GetState();
            MouseState mouseState = Mouse.GetState();
            GamePadState gamePadState = GamePad.GetState(PlayerIndex.One);

            // 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 (gamePadState.Buttons.Back == ButtonState.Pressed)
            {
                this.Exit();
            }

            // マウスによる自動動作切り替え
            if (this.isMousePressed == false &&
                mouseState.LeftButton == ButtonState.Pressed)
            {
                this.isMousePressed = true;

                this.autoMode = (this.autoMode + 1) % 4;
            }
            this.isMousePressed = mouseState.LeftButton == ButtonState.Pressed;


            ///// 拡大縮小 /////

            // キーボードによる拡大縮小
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.A))
            {
                this.scale *= 1.01f;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Z))
            {
                this.scale /= 1.01f;
            }

            // ゲームパッドによるモデルの拡大縮小
            if (gamePadState.IsConnected)
            {
                this.scale = gamePadState.ThumbSticks.Right.Y + 1.0f;
            }

            if (this.autoMode == 1)
            {
                this.scale = (float)(Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds) + 1);
            }

            ///// 回転 /////

            // キーボードによる回転
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Left))
            {
                this.rotate += 0.1f;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Right))
            {
                this.rotate -= 0.1f;
            }

            // ゲームパッドによる回転
            if (gamePadState.IsConnected)
            {
                this.rotate -= gamePadState.ThumbSticks.Left.X * 0.1f;
            }

            if (this.autoMode == 2)
            {
                this.rotate += (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalSeconds;
            }

            ///// 移動 /////

            // 進むべき方向
            Vector3 frontDirection =
                Vector3.TransformNormal(Vector3.UnitZ, Matrix.CreateRotationY(this.rotate));

            // キーボードによるモデルの移動操作
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Up))
            {
                this.position += frontDirection * 0.1f;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Down))
            {
                this.position -= frontDirection * 0.1f;
            }

            // ゲームパッドによるモデルの移動操作
            if (gamePadState.IsConnected)
            {
                this.position += gamePadState.ThumbSticks.Left.Y * frontDirection * 0.1f;
            }

            if (this.autoMode == 3)
            {
                this.position += frontDirection * (float)(Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds)) * 0.1f;
            }

            // 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);

            // 座標変換の初期化
            Matrix transform = Matrix.Identity;

            // 拡大縮小
            transform *= Matrix.CreateScale(this.scale);

            // 回転
            transform *= Matrix.CreateRotationY(this.rotate);

            // 移動
            transform *= Matrix.CreateTranslation(this.position);

            foreach (ModelMesh mesh in this.model.Meshes)
            {
                // 座標変換を設定
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    effect.World = transform;
                }

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

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

            // テキストをスプライトとして描画する
            this.spriteBatch.DrawString(this.font,
                "[Position]" + Environment.NewLine +
                "  X:" + this.position.X.ToString() + Environment.NewLine +
                "  Y:" + this.position.Y.ToString() + Environment.NewLine +
                "  Z:" + this.position.Z.ToString() + Environment.NewLine +
                "[Rotate]" + Environment.NewLine +
                "  " + this.rotate.ToString() + Environment.NewLine +
                "[Scale]" + Environment.NewLine +
                "  " + this.scale.ToString() + Environment.NewLine +
                "MousePressAutoMode : " + this.autoMode,
                new Vector2(50, 50), 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);
        }
    }
}