Просмотр преобразований координат

Страница обновлена : вторник, 28 января 2025 г.

Дата создания страницы : понедельник, 3 августа 2020 г.

сводка

Вы работаете с параметрами преобразования координат вида.

ビューマトリックス

Операционная среда

Необходимые условия


Поддерживаемые версии XNA	4.0
Поддерживаемые платформы	Windows (XP SP2 или новее, Vista, 7) Xbox 360 Windows Phone 7
Windows Требуемая версия вершинного шейдера	2.0
Требуемая версия пиксельного шейдера Windows	2.0

Операционная среда


платформа	Windows 7 Xbox 360 Эмулятор Windows Phone 7

Как работать с образцом

Работает клавиатураXbox	360 контроллер мыши			touch
Перемещение положения камеры	↑↓←→	Левый джойстик	Левая кнопка (автоперемещение, переключение движений)	-
Перемещение точки обзора камеры	З,З,А,С	Правый джойстик	Левая кнопка (автоперемещение, переключение движений)	-
Поворот камеры вверх	X,C	триггер	Левая кнопка (автоповорот, переключение движений)	-

вещество

Сведения о преобразованиях представления

Обзор преобразований координат вида приведен на следующей странице.

Просмотр системы координат

поле

В этом случае мы заменим параметры, используемые для преобразования координат вида на камеру, и будем работать с тремя параметрами: «положение камеры», «точка взгляда камеры» и «направление камеры вверх».

/// <summary>
/// カメラの位置
/// </summary>
private Vector3 cameraPosition = new Vector3(2.0f, 4.0f, 20.0f);

/// <summary>
/// カメラの注視点
/// </summary>
private Vector3 cameraTarget = new Vector3(0.0f, 0.0f, 0.0f);

/// <summary>
/// カメラの上方方向回転角度(radian)
/// </summary>
private float cameraUpVectorRotate = 0.0f;

Работа с камерой

В методе Game.Update мы используем клавиатуру и контроллер для управления каждым параметром камеры. Подробные сведения о каждой операции см. в разделе «Инструкции» в верхней части этой страницы. (Код ниже взят только из части управления с геймпадом)

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

float speed = 0.25f;

// カメラの位置を移動させる
this.cameraPosition.X += gamePadState.ThumbSticks.Left.X * speed;
this.cameraPosition.Y += gamePadState.ThumbSticks.Left.Y * speed;

// カメラの注視点を移動させる
this.cameraTarget.X += gamePadState.ThumbSticks.Right.X * speed;
this.cameraTarget.Y += gamePadState.ThumbSticks.Right.Y * speed;

// カメラの上方方向を回転させる
this.cameraUpVectorRotate -= gamePadState.Triggers.Left * speed * 0.2f;
this.cameraUpVectorRotate += gamePadState.Triggers.Right * speed * 0.2f;

Создание матрицы представлений

Метод "Matrix.CreateLookAt" задается с каждым параметром для создания матрицы представления.

Первый аргумент указывает положение камеры, второй аргумент указывает точку интереса камеры, а третий аргумент указывает направление камеры вверх.

Что касается третьего аргумента, «направление камеры вверх», то вектор вычисляется путем вращения вокруг оси Z на основе направления по оси Y (0,1,0).

// ビューマトリックス作成
Matrix view = Matrix.CreateLookAt(
        this.cameraPosition,
        this.cameraTarget,
        Vector3.Transform(Vector3.Up,
                          Matrix.CreateRotationZ(this.cameraUpVectorRotate))
    );

Matrix.CreateLookAt метод

Создание матрицы вида для правосторонней системы координат.


cameraPosition	Вектор3	Положение камеры
камераМишень	Вектор3	Точка обзора камеры
камераUpVector	Вектор3	Направление камеры вверх
Возвращаемые значения	Матрица	Получить матрицу представлений

Vector3.Transform метод

Преобразуйте вектор в преобразование координат.


позиция	Вектор3	Исходный вектор
матрица	Матрица	Преобразования координат
Возвращаемые значения	Вектор3	Вектор с преобразованиями координат

Matrix.CreateRotationZ метод

Создайте матрицу поворота вокруг оси Z.


Радианах	плавать	Угол поворота (радиан)
Возвращаемые значения	Матрица	Матрица вращения относительно оси Z

Набор матриц представлений

Коробка размещается в точке интереса таким образом, чтобы положение точки обзора камеры было легко понять. Кроме того, для каждого эффекта задается матрица представления.

foreach (ModelMesh mesh in this.box.Meshes)
{
    foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
    {
        // ライトの設定
        effect.EnableDefaultLighting();

        // ボックスの位置をカメラの注視点に合わせる
        effect.World = Matrix.CreateTranslation(this.cameraTarget);

        // ビューマトリックスを設定
        effect.View = view;

        // プロジェクションマトリックス設定
        effect.Projection = projection;
    }

    mesh.Draw();
}

Все коды

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 ViewMatrix
{
    /// <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>
        /// ボックスモデル
        /// </summary>
        private Model box = null;

        /// <summary>
        /// XYZモデル
        /// </summary>
        private Model xyz = null;

        /// <summary>
        /// カメラの位置
        /// </summary>
        private Vector3 cameraPosition = new Vector3(2.0f, 4.0f, 20.0f);

        /// <summary>
        /// カメラの注視点
        /// </summary>
        private Vector3 cameraTarget = new Vector3(0.0f, 0.0f, 0.0f);

        /// <summary>
        /// カメラの上方方向回転角度(radian)
        /// </summary>
        private float cameraUpVectorRotate = 0.0f;

        /// <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");

            // ボックスモデルを読み込み
            this.box = this.Content.Load<Model>("Box");

            // XYZ軸モデルを読み込み
            this.xyz = this.Content.Load<Model>("XYZ");
        }

        /// <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) % 6;
            }
            this.isMousePressed = mouseState.LeftButton == ButtonState.Pressed;

            float speed = 0.25f;

            // カメラの位置を移動させる
            this.cameraPosition.X += gamePadState.ThumbSticks.Left.X * speed;
            this.cameraPosition.Y += gamePadState.ThumbSticks.Left.Y * speed;
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Left))
            {
                this.cameraPosition.X -= speed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Right))
            {
                this.cameraPosition.X += speed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Down))
            {
                this.cameraPosition.Y -= speed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Up))
            {
                this.cameraPosition.Y += speed;
            }
            if (this.autoMode == 1)
            {
                this.cameraPosition.X = (float)Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds) * 10.0f;
            }
            if (this.autoMode == 2)
            {
                this.cameraPosition.Y = (float)Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds) * 10.0f;
            }

            // カメラの注視点を移動させる
            this.cameraTarget.X += gamePadState.ThumbSticks.Right.X * speed;
            this.cameraTarget.Y += gamePadState.ThumbSticks.Right.Y * speed;
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.A))
            {
                this.cameraTarget.X -= speed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.S))
            {
                this.cameraTarget.X += speed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Z))
            {
                this.cameraTarget.Y -= speed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.W))
            {
                this.cameraTarget.Y += speed;
            }
            if (this.autoMode == 3)
            {
                this.cameraTarget.X = (float)Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds) * 10.0f;
            }
            if (this.autoMode == 4)
            {
                this.cameraTarget.Y = (float)Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds) * 10.0f;
            }

            // カメラの上方方向を回転させる
            this.cameraUpVectorRotate -= gamePadState.Triggers.Left * speed * 0.2f;
            this.cameraUpVectorRotate += gamePadState.Triggers.Right * speed * 0.2f;
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.X))
            {
                this.cameraUpVectorRotate -= speed * 0.2f;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.C))
            {
                this.cameraUpVectorRotate += speed * 0.2f;
            }
            if (this.autoMode == 5)
            {
                this.cameraUpVectorRotate = (float)gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds;
            }

            // 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);

            // 深度バッファを有効にする
            this.GraphicsDevice.DepthStencilState = DepthStencilState.Default;

            // ビューマトリックス作成
            Matrix view = Matrix.CreateLookAt(
                this.cameraPosition,
                this.cameraTarget,
                Vector3.Transform(Vector3.Up,
                                  Matrix.CreateRotationZ(this.cameraUpVectorRotate))
            );

            // プロジェクションマトリックス作成
            Matrix projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
                    MathHelper.PiOver4,
                    (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Width /
                        (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Height,
                    1.0f,
                    100.0f
                );

            ///// ボックスモデル /////

            foreach (ModelMesh mesh in this.box.Meshes)
            {
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    // ライトの設定
                    effect.EnableDefaultLighting();

                    // ボックスの位置をカメラの注視点に合わせる
                    effect.World = Matrix.CreateTranslation(this.cameraTarget);

                    // ビューマトリックスを設定
                    effect.View = view;

                    // プロジェクションマトリックス設定
                    effect.Projection = projection;
                }

                mesh.Draw();
            }

            ///// XYZ軸モデル /////

            foreach (ModelMesh mesh in this.xyz.Meshes)
            {
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    // ライトの設定
                    effect.EnableDefaultLighting();

                    // 原点に配置
                    effect.World = Matrix.Identity;

                    // ビューマトリックスを設定
                    effect.View = view;

                    // プロジェクションマトリックス設定
                    effect.Projection = projection;
                }

                mesh.Draw();
            }

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

            // カメラの情報を表示
            this.spriteBatch.DrawString(this.font,
                "CameraPosition : {" +
                    this.cameraPosition.X.ToString("f2") + ", " +
                    this.cameraPosition.Y.ToString("f2") + "}" + Environment.NewLine +
                "CameraTarget : {" +
                    this.cameraTarget.X.ToString("f2") + ", " +
                    this.cameraTarget.Y.ToString("f2") + "}" + Environment.NewLine +
                "CameraUpVectorRotate : " + this.cameraUpVectorRotate.ToString("f2") + Environment.NewLine +
                "MousePressAutoMode : " + this.autoMode,
                new Vector2(20, 20), 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);
        }
    }
}

Загрузите файл FBX и просмотрите модель

Проективное преобразование координат