Проективне перетворення координат

зведення

Маніпулювання параметрами проективного перетворення координат.

Робоче середовище

Передумови

Робоче середовище

Як працювати зі зразком

речовина

Про проективні перетворення координат

Будь ласка, зверніться до наступної сторінки для огляду проективних перетворень координат.

• Проективна система координат

поле

Для маніпулювання параметрами, які використовуються для проективного перетворення координат, підготовлено чотири параметри: «кут огляду», «співвідношення сторін» та «положення відсікання (вперед, назад)».

/// <summary>
/// 視野角(radian)
/// </summary>
private float angle = 45.0f;

/// <summary>
/// アスペクト比
/// </summary>
private float aspect = 1.0f;

/// <summary>
/// 手前のクリッピング位置
/// </summary>
private float nearLimit = 1.0f;

/// <summary>
/// 奥のクリッピング位置
/// </summary>
private float farLimit = 100.0f;

Робота з параметрами

У методі Game.Update ми використовуємо клавіатуру та контролер для маніпулювання кожним параметром. Детальну інформацію про кожну операцію можна знайти в розділі «Як це зробити» у верхній частині цієї сторінки. (Код нижче витягнутий тільки з операційної частини з геймпадом)

Встановіть кут огляду в діапазоні «0 < х < π». (У прикладі, коли ми створюємо проективне перетворення, ми перетворюємо його з градуса в радіан, тому ось воно "0 < x < 180.)

Співвідношення сторін не повинно бути менше або дорівнювати 0.

Положення затискача вперед і назад не повинні змінюватися місцями. Він не повинен бути встановлений на 0 або менше.

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

///// 視野角を増減させる /////
float angleSpeed = 0.05f;
this.angle += gamePadState.ThumbSticks.Left.Y * this.angle * angleSpeed;

// 視野角は０～１８０度までの範囲とする
if (this.angle <= 0.0f)
{
    this.angle = 0.0001f;
}
else if (this.angle >= 180.0f)
{
    this.angle = 179.9999f;
}

/////// アスペクト比 /////
float aspectSpeed = 0.01f;
this.aspect -= gamePadState.Triggers.Left * this.aspect * aspectSpeed;
this.aspect += gamePadState.Triggers.Right * this.aspect * aspectSpeed;

/////// 奥のクリッピング位置 /////
float clipSpeed = 0.05f;
this.farLimit += gamePadState.ThumbSticks.Right.Y * this.farLimit * clipSpeed;

if (this.farLimit <= this.nearLimit)
{
    // 手前のクリッピング位置よりも手前に来てはいけない
    this.farLimit = this.nearLimit + 0.0001f;
}

Створення проекційної матриці

Проекційна матриця створюється шляхом встановлення кожного параметра в методі "Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView".

Перший аргумент – кут огляду в радіанах. У вибірці одиниця градусів перетворюється в радіан за допомогою методу "MathHelper.ToRadians".

Другий аргумент визначає співвідношення сторін (aspect ratio), третій аргумент визначає позицію прямого відсікання, а четвертий аргумент визначає позицію заднього відсікання.

// プロジェクションマトリックスを作成
Matrix projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
        MathHelper.ToRadians(this.angle),
        this.aspect,
        this.nearLimit,
        this.farLimit
    );

Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView метод

Створює матрицю перспективної проекції на основі налаштувань поля огляду.

Набір проекційних матриць

Для кожного ефекту встановлюється проекційна матриця.

foreach (ModelMesh mesh in this.model.Meshes)
{
    foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
    {
        // プロジェクションマトリックスを設定
        effect.Projection = projection;
    }

    // モデルを描画
    mesh.Draw();
}

Всі коди

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 ProjectionMatrix
{
    /// <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>
        /// 視野角(radian)
        /// </summary>
        private float angle = 45.0f;

        /// <summary>
        /// アスペクト比
        /// </summary>
        private float aspect = 1.0f;

        /// <summary>
        /// 手前のクリッピング位置
        /// </summary>
        private float nearLimit = 1.0f;

        /// <summary>
        /// 奥のクリッピング位置
        /// </summary>
        private float farLimit = 100.0f;

        /// <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");

            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(3.0f, 3.0f, 6.0f),
                        Vector3.Zero,
                        Vector3.Up
                    );
                }
            }

            // アスペクト比の初期値を設定
            this.aspect = (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Width / this.GraphicsDevice.Viewport.Height;
        }

        /// <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;

            ///// 視野角を増減させる /////
            float angleSpeed = 0.05f;
            this.angle += gamePadState.ThumbSticks.Left.Y * this.angle * angleSpeed;
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Down))
            {
                this.angle -= this.angle * angleSpeed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Up))
            {
                this.angle += this.angle * angleSpeed;
            }
            if (this.autoMode == 1)
            {
                this.angle = (float)(Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds) + 1.0f) * 90.0f;
            }

            // 視野角は０～１８０度までの範囲とする
            if (this.angle <= 0.0f)
            {
                this.angle = 0.0001f;
            }
            else if (this.angle >= 180.0f)
            {
                this.angle = 179.9999f;
            }

            /////// アスペクト比 /////
            float aspectSpeed = 0.01f;
            this.aspect -= gamePadState.Triggers.Left * this.aspect * aspectSpeed;
            this.aspect += gamePadState.Triggers.Right * this.aspect * aspectSpeed;
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Left))
            {
                this.aspect -= this.aspect * aspectSpeed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Right))
            {
                this.aspect += this.aspect * aspectSpeed;
            }
            if (this.autoMode == 2)
            {
                this.aspect = (float)(Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds) + 1.0f) * 2.0f;
            }

            /////// 奥のクリッピング位置 /////
            float clipSpeed = 0.05f;
            this.farLimit += gamePadState.ThumbSticks.Right.Y * this.farLimit * clipSpeed;
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Z))
            {
                this.farLimit -= this.farLimit * clipSpeed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.A))
            {
                this.farLimit += this.farLimit * clipSpeed;
            }
            if (this.autoMode == 3)
            {
                this.farLimit = (float)(Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds) + 1.0f) * 8.0f;
            }

            if (this.farLimit <= this.nearLimit)
            {
                // 手前のクリッピング位置よりも手前に来てはいけない
                this.farLimit = this.nearLimit + 0.0001f;
            }

            // 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);

            // プロジェクションマトリックスを作成
            Matrix projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
                    MathHelper.ToRadians(this.angle),
                    this.aspect,
                    this.nearLimit,
                    this.farLimit
                );

            foreach (ModelMesh mesh in this.model.Meshes)
            {
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    // プロジェクションマトリックスを設定
                    effect.Projection = projection;
                }

                // 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,
                "Angle : " + this.angle + Environment.NewLine +
                "Aspect : " + this.aspect + Environment.NewLine +
                "NearLimit : " + this.nearLimit + Environment.NewLine +
                "FarLimit : " + this.farLimit + 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);
        }
    }
}