พิกัดสามมิติเป็นการแปลงพิกัดหน้าจอ

สรุป

โดยจะแปลงพิกัดในพื้นที่ 3 มิติเป็นพิกัดบนหน้าจอและแสดงชื่อที่ตําแหน่งของโมเดล ในตัวอย่าง กล้องจะถูกหมุนเพื่อให้เห็นได้ง่ายขึ้นว่าชื่อตามโมเดล

สภาพแวดล้อมในการทํางาน

ข้อกําหนดเบื้องต้น

สภาพแวดล้อมในการทํางาน

สาร

การแปลงพิกัด 3 มิติเป็นพิกัดหน้าจอ

หากคุณต้องการแสดงชื่อเหนือศีรษะของตัวละคร เช่น ในเกม 3 มิติ จําเป็นต้องคํานวณพิกัดหน้าจอที่ควรแสดงตัวละครจากตําแหน่งเชิงพื้นที่สามมิติของตัวละคร

อาจดูเหมือนเป็นการคํานวณที่ยาก แต่ในความเป็นจริงข้อมูลจุดยอดของรูปหลายเหลี่ยมนั้นได้มาในลักษณะเดียวกับสูตรที่ใช้ในการแปลงข้อมูลจุดยอดของรูปหลายเหลี่ยมจากพิกัด 3 มิติเป็นพิกัดหน้าจอดังนั้นจึงไม่จําเป็นต้องมีความรู้ใหม่

นอกจากนี้ยังมีวิธีการที่ง่ายต่อการคํานวณ คุณจึงไม่ต้องเขียนโค้ดเพิ่มเติมใดๆ

สนาม

ในตัวอย่าง สามโมเดลจะปรากฏขึ้น ดังนั้นเราจึงกําหนดโมเดลและเวกเตอร์[3] ซึ่งเป็นข้อมูลตําแหน่งสามตําแหน่ง นอกจากนี้ยังกําหนดมุมการหมุนอัตโนมัติสําหรับกล้องเพื่อให้เข้าใจการเคลื่อนไหวได้ง่าย

/// <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;

กระบวนการอัปเดต

มุมการหมุนสําหรับการหมุนอัตโนมัติของกล้องได้มาจากเวลาที่ผ่านไปของเกม

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

การวาดภาพล่วงหน้า

หลังจากวาดสไปรท์แล้ว บัฟเฟอร์ความลึกอาจถูกปิดใช้งาน ดังนั้นตั้งค่า "DepthStencilState.Default" เพื่อเปิดใช้งานการตัดสินการวาดภาพตามค่าความลึก

ด้วยการคูณเมทริกซ์การหมุนแกน Y ด้วยเมทริกซ์มุมมองที่คุณสร้างไว้แล้ว คุณจะสามารถหมุนตําแหน่งของกล้องรอบจุดสนใจได้ ให้ความสนใจกับลําดับการคูณเมทริกซ์

// 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;

รับวิวพอร์ต

วิวพอร์ตมีวิธีการแปลงจากพิกัดเชิงพื้นที่ 3 มิติเป็นพิกัดหน้าจอ ดังนั้นรับจาก GraphicsDevice

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

การคํานวณพิกัดหน้าจอจากพิกัด 3 มิติ

การค้นหาพิกัดหน้าจอจากพิกัดพื้นที่ 3 มิติทําได้ง่ายเพียงแค่ใช้เมธอด Viewport.Project

ระบุตําแหน่งเชิงพื้นที่ 3 มิติของแหล่งที่มาเป็นอาร์กิวเมนต์แรกเมทริกซ์การฉายภาพเป็นอาร์กิวเมนต์ที่สองและเมทริกซ์มุมมองเป็นอาร์กิวเมนต์ที่สาม จากนั้นคุณสามารถรับพิกัดบนหน้าจอเป็นค่าที่ส่งคืน

หลังจากนั้นหากคุณแยกค่า X และ Y ออกจาก Vector3 คุณสามารถใช้ตําแหน่งที่แสดงของข้อความได้ (Z คือตําแหน่งความลึก)

// 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 วิธี

ฉายเวกเตอร์ 3 มิติจากพื้นที่วัตถุไปยังพื้นที่หน้าจอ

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 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);
        }
    }
}