Множення матриць

зведення

Рух, обертання та масштаб множаться для створення матриці та маніпулювання моделлю. У зразку червона сторона коробки оперується в якості передньої.

Робоче середовище

Передумови

Робоче середовище

Як працювати зі зразком

речовина

поле

Зразок переміщається, обертається і масштабує модель. Так як виконується безліч операцій, то для спрощення рух дорівнює X, Z для обертання - тільки вісь Y, а масштаб - X, Y і 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;

Робота з моделями

Метод Game.Update маніпулює кожним параметром з вхідної інформації. У цьому випадку ми просто змінюємо значення кожного поля. (Код нижче витягнутий тільки з операційної частини з геймпадом)

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;
}

При русі напрямок, в якому він повинен переміщатися, визначається з поточної величини обертання.

Обертати вектор можна, встановивши напрямок руху, коли він не обертається на (0, 0, 1) і помноживши цей вектор на матрицю обертання методом "Vector3.TransformNormal". Оскільки вектор, який потрібно отримати, є «одиничним вектором», його можна просунути в напрямку, в якому він спрямований, помноживши його на величину руху.

Vector3.TransformNormal метод

Координата 3D вектора перетворюється матрицею.

Перетворення координат

Створіть матрицю на основі кожного параметра. Перемножуючи ці матриці, можна застосувати кілька перетворень. Зауважимо, що це не доповнення.

Також слід зазначити, що порядок їх множення також фіксований. В основному, прийнято множити в порядку «масштаб», «обертання» і «рух». Ви також можете змінити порядок, але результат буде іншим. Спробуйте це, модифікувавши програму самостійно.

// 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();
}

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 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);
        }
    }
}