การคูณเมทริกซ์
สรุป
การเคลื่อนที่ การหมุน และการปรับขนาดจะถูกคูณเพื่อสร้างเมทริกซ์และจัดการแบบจําลอง ในตัวอย่าง ด้านสีแดงของกล่องทํางานเป็นด้านหน้า
สภาพแวดล้อมในการทํางาน
ข้อกําหนดเบื้องต้น
รุ่น XNA ที่รองรับ |
|
แพลตฟอร์มที่รองรับ |
|
Windows ต้องใช้เวอร์ชัน Vertex Shader | 2.0 |
เวอร์ชัน Pixel Shader ที่จําเป็นของ Windows | 2.0 |
สภาพแวดล้อมในการทํางาน
แท่น |
|
วิธีการทํางานกับตัวอย่าง
เมาส์แป้นพิมพ์ใช้งานได้คอนโทรลเลอร์ Xbox | 360 | สัมผัส | ||
---|---|---|---|---|
การเคลื่อนย้ายโมเดล (เคลื่อนไปข้างหน้า ถอยหลังไปในทิศทางที่หันหน้าเข้าหา) | ↑↓ | แท่งซ้าย (Y) | ปุ่มซ้าย (ย้ายอัตโนมัติ, สลับการเคลื่อนไหว) | - |
หมุนโมเดล | ←→ | แท่งซ้าย (X) | ปุ่มซ้าย (หมุนอัตโนมัติ, สลับการเคลื่อนไหว) | - |
การปรับขนาดโมเดล | เอ, Z | แท่งขวา (Y) | ปุ่มซ้าย (ปรับขนาดอัตโนมัติ, การสลับการเคลื่อนไหว) | - |
สาร
สนาม
ตัวอย่างจะย้าย หมุน และปรับขนาดแบบจําลอง เนื่องจากมีการดําเนินการหลายครั้งเพื่อความง่ายการเคลื่อนไหวคือ X, Z สําหรับการหมุนเป็นเพียงแกน Y และมาตราส่วนคือ X, Y และ Z
<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;
การทํางานกับโมเดล
เมธอด Game.Update จัดการแต่ละพารามิเตอร์จากข้อมูลที่ป้อนเข้า ในกรณีนี้เรากําลังเปลี่ยนค่าของแต่ละฟิลด์ (รหัสด้านล่างคัดลอกมาจากส่วนการทํางานด้วยแป้นเกมเท่านั้น)
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;
}
เมื่อเคลื่อนที่ทิศทางที่ควรเคลื่อนย้ายจะถูกกําหนดจากปริมาณการหมุนในปัจจุบัน
คุณสามารถหมุนเวกเตอร์ได้โดยการตั้งค่าทิศทางของการเคลื่อนที่เมื่อไม่ได้หมุนเป็น (0, 0, 1) และคูณเวกเตอร์นี้ด้วยเมทริกซ์การหมุนด้วยเมธอด "Vector3.TransformNormal" เนื่องจากเวกเตอร์ที่จะได้รับเป็น "เวกเตอร์หน่วย" จึงสามารถก้าวไปข้างหน้าในทิศทางที่หันเข้าหาได้โดยการคูณด้วยปริมาณการเคลื่อนไหว
Vector3.TransformNormal
วิธี
ประสานงานเวกเตอร์ 3 มิติจะถูกแปลงโดยเมทริกซ์
ปกติ | เวกเตอร์ 3 | เวกเตอร์ต้นทาง |
เมตริกซ์ | เมตริกซ์ | เมทริกซ์การแปลงพิกัด |
ส่งคืนค่า | เวกเตอร์ 3 | เวกเตอร์หน่วยที่มีการแปลงพิกัด |
การแปลงพิกัด
สร้างเมทริกซ์ตามแต่ละพารามิเตอร์ ด้วยการคูณเมทริกซ์เหล่านี้ คุณสามารถใช้การแปลงหลายแบบได้ โปรดทราบว่าไม่ใช่การบวก
ควรสังเกตด้วยว่าลําดับการคูณก็ได้รับการแก้ไขเช่นกัน โดยทั่วไปเป็นเรื่องปกติที่จะคูณตามลําดับ "มาตราส่วน" "การหมุน" และ "การเคลื่อนไหว" คุณยังสามารถเปลี่ยนลําดับได้ แต่ผลลัพธ์จะแตกต่างกัน ลองใช้โดยแก้ไขโปรแกรมด้วยตัวคุณเอง
// 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();
}
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 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);
}
}
}