ระบุใบหน้าของรูปหลายเหลี่ยมที่จะวาด

สรุป

ส่วนนี้อธิบายพื้นผิวของรูปหลายเหลี่ยม ในตัวอย่าง กล้องจะวงกลมสามเหลี่ยมโดยอัตโนมัติ และคุณสามารถเปลี่ยนโหมดการคัดเลือกได้ด้วยปุ่ม A, ปุ่ม A, ปุ่มซ้ายของเมาส์ หรือสัมผัส

สภาพแวดล้อมในการทํางาน

ข้อกําหนดเบื้องต้น

สภาพแวดล้อมในการทํางาน

วิธีการทํางานกับตัวอย่าง

สาร

เมื่อคุณเรียกใช้โปรแกรมกล้องจะวนรอบรูปหลายเหลี่ยมโดยอัตโนมัติ แต่ถ้าคุณมองตามที่เป็นอยู่คุณจะเห็นว่าอีกด้านหนึ่งของรูปหลายเหลี่ยมไม่ได้ถูกวาด

ทางด้านซ้ายคือด้านหน้าของรูปหลายเหลี่ยม และทางด้านขวาคือด้านหลัง

นี่เป็นเพราะกระบวนการที่เรียกว่าการคัดแยกซึ่งป้องกันไม่ให้มีการวาดด้านหลังของรูปหลายเหลี่ยม ตัวอย่างเช่น หากคุณจินตนาการถึงกล่องปิดเหมือนด้านล่าง คุณจะเห็นว่าด้านในของกล่องมักจะมองไม่เห็น ดังนั้นจึงไม่จําเป็นต้องวาดส่วนที่มองไม่เห็น หลายรุ่นมักมีรูปร่างปิดเช่นนี้ และการคัดเลือกเป็นความพยายามที่จะลดต้นทุนในการวาดภาพโดยไม่วาดด้านหลังของรูปหลายเหลี่ยม

คุณสามารถเห็นได้เฉพาะทั้งสามด้านด้านหน้าและไม่ใช่ทั้งสามด้านที่ด้านหลัง

ด้านหน้าและด้านหลังของใบหน้าถูกกําหนดโดย "ตําแหน่งของจุดยอด" และ "ลําดับของจุดยอด" โดยทั่วไปพื้นผิวที่จุดยอดจัดเรียงตามลําดับตามเข็มนาฬิกา (ตามเข็มนาฬิกา) จากมุมมองคือด้านหน้า

การคัดออกมีประสิทธิภาพในการลดต้นทุนการวาดภาพ แต่ในบางกรณี คุณอาจต้องการวาดเฉพาะด้านหลัง หรือคุณอาจต้องการวาดทั้งสองด้านด้วยรูปหลายเหลี่ยมเดียวเพื่อวาดวัตถุบาง ๆ

โหมดการคัดเลือกจะถูกกําหนดโดยคุณสมบัติ "GraphicsDevice.RasterizerState.CullMode" การแจงนับ "CullMode" มีค่าสามค่าต่อไปนี้ ซึ่งสามารถสลับได้ตามแอปพลิเคชัน

CullMode การแจงนับ

แสดงวิธีการคัดแยก

อย่างไรก็ตาม RasterizerState เป็นแบบอ่านอย่างเดียวที่ผูกไว้กับ GraphicsDevice ดังนั้นหากต้องการเปลี่ยนโหมดการคัดเลือก ให้สร้างอินสแตนซ์ RasterizerState ใหม่ ตั้งค่าโหมดการคัดเลือกเป็น RasterizerState.CullMode และตั้งค่าโหมดการคัดเลือกเป็น GraphicsDevice.RasterizerState

อย่างไรก็ตาม ถ้าคุณต้องการเปลี่ยนโหมดการคัดเลือกเพียงอย่างเดียว คุณสามารถใช้ RasterizerState ที่มีอยู่แล้วภายในซึ่งถูกคัดออกล่วงหน้าโดย XNA Framework

ในโปรแกรมต่อไปนี้ RasterizerState จะได้รับเพื่อเปลี่ยนจากโหมดการคัดเลือกปัจจุบันเป็นโหมดการคัดเลือกอื่นเมื่อกดปุ่ม

สนาม

/// <summary>
/// ポリゴンの描画を決定するためのラスタライザステート
/// </summary>
private RasterizerState rasterizerState = RasterizerState.CullCounterClockwise;

วิธีการอัปเดต

// ボタンが押された瞬間

if (this.rasterizerState.CullMode == CullMode.None)
{
    // 反時計回りをカリング
    this.rasterizerState = RasterizerState.CullCounterClockwise;
}
else if (this.rasterizerState.CullMode == CullMode.CullCounterClockwiseFace)
{
    // 時計回りをカリング
    this.rasterizerState = RasterizerState.CullClockwise;
}
else if (this.rasterizerState.CullMode == CullMode.CullClockwiseFace)
{
    // カリングなし
    this.rasterizerState = RasterizerState.CullNone;
}

ในเมธอด Draw RasterizerState ที่ดึงมาจะถูกตั้งค่า

วิธีการวาด

// カリングのためのラスタライザステートの設定
this.GraphicsDevice.RasterizerState = this.rasterizerState;

ด้านล่างนี้คือผลลัพธ์ที่ได้จากการคัดออก ทางด้านซ้ายคือด้านหน้าของใบหน้า และทางด้านขวาคือด้านหลังของใบหน้า

CullMode.Cull ทวนเข็มนาฬิกาใบหน้า

CullMode.CullClockwiseFace

CullMode.None

รหัสทั้งหมด

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 FaceCulling
{
    /// <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>
        /// ポリゴン用頂点データリスト
        /// </summary>
        private VertexPositionColor[] triangleVertives = null;

        /// <summary>
        /// 面の表側を示すラインの頂点データリスト
        /// </summary>
        private VertexPositionColor[] lineVertices = null;

        /// <summary>
        /// 基本エフェクト
        /// </summary>
        private BasicEffect basicEffect = 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>
        /// カメラの回転位置
        /// </summary>
        private float cameraRotate = 0.0f;

        /// <summary>
        /// ポリゴンの描画を決定するためのラスタライザステート
        /// </summary>
        private RasterizerState rasterizerState = RasterizerState.CullCounterClockwise;

        /// <summary>
        /// ボタンを押している状態かどうかを判定するためのフラグ
        /// </summary>
        private bool isPushed = 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);

            // 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;

            // 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
                );

            // ポリゴンの頂点データを作成する
            this.triangleVertives = new VertexPositionColor[3];

            this.triangleVertives[0] = new VertexPositionColor(new Vector3(0.0f, 3.0f, 0.0f),
                                                               Color.Red);
            this.triangleVertives[1] = new VertexPositionColor(new Vector3(3.0f, -2.0f, 0.0f),
                                                               Color.Blue);
            this.triangleVertives[2] = new VertexPositionColor(new Vector3(-3.0f, -2.0f, 0.0f),
                                                               Color.Green);

            // 面の表側を指すようにラインを作成
            this.lineVertices = new VertexPositionColor[2];

            this.lineVertices[0] = new VertexPositionColor(new Vector3(0.0f, -1.0f, 0.0f),
                                                           Color.Blue);
            this.lineVertices[1] = new VertexPositionColor(new Vector3(0.0f, -1.0f, 10.0f),
                                                           Color.Blue);

            // 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");
        }

        /// <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)
        {
            // キーボードの情報取得
            KeyboardState keyState = Keyboard.GetState();

            // マウスの情報取得
            MouseState mouseState = Mouse.GetState();

            // ゲームパッドの情報取得
            GamePadState padState = 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 (padState.Buttons.Back == ButtonState.Pressed)
            {
                this.Exit();
            }

            ///// カリングの設定 /////
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.A) ||
                mouseState.LeftButton == ButtonState.Pressed ||
                padState.Buttons.A == ButtonState.Pressed)
            {
                if (this.isPushed == false)
                {
                    // ボタンが押された瞬間

                    if (this.rasterizerState.CullMode == CullMode.None)
                    {
                        // 反時計回りをカリング
                        this.rasterizerState = RasterizerState.CullCounterClockwise;
                    }
                    else if (this.rasterizerState.CullMode == CullMode.CullCounterClockwiseFace)
                    {
                        // 時計回りをカリング
                        this.rasterizerState = RasterizerState.CullClockwise;
                    }
                    else if (this.rasterizerState.CullMode == CullMode.CullClockwiseFace)
                    {
                        // カリングなし
                        this.rasterizerState = RasterizerState.CullNone;
                    }
                }

                this.isPushed = true;
            }
            else
            {
                this.isPushed = false;
            }

            ///// カメラの位置回転 /////
            this.cameraRotate += (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalSeconds;

            // ビューマトリックスを設定
            this.basicEffect.View = Matrix.CreateLookAt(
                    Vector3.Transform(new Vector3(0.0f, 0.0f, 15.0f),
                        Matrix.CreateRotationY(this.cameraRotate)),
                    Vector3.Zero,
                    Vector3.Up
                );

            // 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);

            // カリングのためのラスタライザステートの設定
            this.GraphicsDevice.RasterizerState = this.rasterizerState;

            // 深度バッファの有効化
            this.GraphicsDevice.DepthStencilState = DepthStencilState.Default;

            // 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();

                // 三角形を描画する
                this.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives(
                    PrimitiveType.TriangleList,
                    this.triangleVertives,
                    0,
                    1
                );

                // 面の表側を示すラインを描画
                this.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives(
                    PrimitiveType.LineList,
                    this.lineVertices,
                    0,
                    1
                );
            }

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

            // カリングモードを表示
            this.spriteBatch.DrawString(this.font,
                "A or LeftButton:Change CullMode.",
                new Vector2(10, 30), Color.White);

            this.spriteBatch.DrawString(this.font,
                "CullMode:" + this.rasterizerState.CullMode.ToString(),
                new Vector2(10, 60), Color.Yellow);

            // 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);
        }
    }
}