Перегляд перетворень координат

Сторінка оновлюється : вівторок, 28 січня 2025 р.

Дата створення сторінки : понеділок, 3 серпня 2020 р.

зведення

Ви маніпулюєте параметрами перетворення координат виду.

ビューマトリックス

Робоче середовище

Передумови


Підтримувані версії XNA	4.0
Підтримувані платформи	Windows (XP SP2 або новішої версії, Vista, 7) Xbox 360 Телефон Windows Phone 7
Потрібна версія Vertex Shader для Windows	2.0
Потрібна версія піксельного шейдера Windows	2.0

Робоче середовище


платформа	Вікна 7 Xbox 360 Емулятор Windows Phone 7

Як працювати зі зразком

Працює клавіатураXbox		360 контролермиша		touch
Зміна положення камери	↑↓←→	Лівий джойстик	Ліва кнопка (автопереміщення, перемикання руху)	-
Переміщення точки інтересу камери	Ш,Я,А,С	Права палиця	Ліва кнопка (автопереміщення, перемикання руху)	-
Поверніть камеру вгору	Х,В	тригер	Ліва кнопка (автоповорот, перемикання рухів)	-

речовина

Про перетворення представлень

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

Переглянути систему координат

поле

У цьому випадку ми замінимо параметри, які використовуються для перетворення координат огляду, на камеру та застосуємо три параметри: "положення камери", "точка погляду камери" та "напрямок камери вгору".

/// <summary>
/// カメラの位置
/// </summary>
private Vector3 cameraPosition = new Vector3(2.0f, 4.0f, 20.0f);

/// <summary>
/// カメラの注視点
/// </summary>
private Vector3 cameraTarget = new Vector3(0.0f, 0.0f, 0.0f);

/// <summary>
/// カメラの上方方向回転角度(radian)
/// </summary>
private float cameraUpVectorRotate = 0.0f;

Робота з камерою

У методі Game.Update ми використовуємо клавіатуру та контролер для маніпулювання кожним параметром камери. 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)

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

float speed = 0.25f;

// カメラの位置を移動させる
this.cameraPosition.X += gamePadState.ThumbSticks.Left.X * speed;
this.cameraPosition.Y += gamePadState.ThumbSticks.Left.Y * speed;

// カメラの注視点を移動させる
this.cameraTarget.X += gamePadState.ThumbSticks.Right.X * speed;
this.cameraTarget.Y += gamePadState.ThumbSticks.Right.Y * speed;

// カメラの上方方向を回転させる
this.cameraUpVectorRotate -= gamePadState.Triggers.Left * speed * 0.2f;
this.cameraUpVectorRotate += gamePadState.Triggers.Right * speed * 0.2f;

Створення матриці представлення

Для створення матриці представлень задається метод "Matrix.CreateLookAt" з кожним параметром.

Перший аргумент визначає положення камери, другий аргумент визначає точку інтересу камери, а третій аргумент визначає напрямок руху камери вгору.

Що стосується третього аргументу, «висхідного напрямку камери», вектор обчислюється обертанням навколо осі Z на основі напрямку осі Y (0,1,0).

// ビューマトリックス作成
Matrix view = Matrix.CreateLookAt(
        this.cameraPosition,
        this.cameraTarget,
        Vector3.Transform(Vector3.Up,
                          Matrix.CreateRotationZ(this.cameraUpVectorRotate))
    );

Matrix.CreateLookAt метод

Створіть матрицю виду для правосторонньої системи координат.


Положення камери	Вектор3	Положення камери
cameraTarget	Вектор3	Точка інтересу камери
cameraUpVector	Вектор3	Напрямок камери вгору
Значення, що повертаються	Матриця	Отримати матрицю виду

Vector3.Transform метод

Перетворіть вектор в перетворення координат.


позиція	Вектор3	Вектор джерела
Матриця	Матриця	Перетворення координат
Значення, що повертаються	Вектор3	Вектор з перетвореннями координат

Matrix.CreateRotationZ метод

Створіть матрицю обертання навколо осі Z.


Радіани	плавати	Кут повороту (радіанний)
Значення, що повертаються	Матриця	Матриця обертання навколо осі Z

Набір видів матриць

Коробка розміщується в точці інтересу таким чином, щоб положення точки інтересу камери було легко зрозуміти. Крім того, для кожного ефекту встановлюється матриця виду.

foreach (ModelMesh mesh in this.box.Meshes)
{
    foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
    {
        // ライトの設定
        effect.EnableDefaultLighting();

        // ボックスの位置をカメラの注視点に合わせる
        effect.World = Matrix.CreateTranslation(this.cameraTarget);

        // ビューマトリックスを設定
        effect.View = view;

        // プロジェクションマトリックス設定
        effect.Projection = projection;
    }

    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 ViewMatrix
{
    /// <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>
        /// ボックスモデル
        /// </summary>
        private Model box = null;

        /// <summary>
        /// XYZモデル
        /// </summary>
        private Model xyz = null;

        /// <summary>
        /// カメラの位置
        /// </summary>
        private Vector3 cameraPosition = new Vector3(2.0f, 4.0f, 20.0f);

        /// <summary>
        /// カメラの注視点
        /// </summary>
        private Vector3 cameraTarget = new Vector3(0.0f, 0.0f, 0.0f);

        /// <summary>
        /// カメラの上方方向回転角度(radian)
        /// </summary>
        private float cameraUpVectorRotate = 0.0f;

        /// <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");

            // ボックスモデルを読み込み
            this.box = this.Content.Load<Model>("Box");

            // XYZ軸モデルを読み込み
            this.xyz = this.Content.Load<Model>("XYZ");
        }

        /// <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) % 6;
            }
            this.isMousePressed = mouseState.LeftButton == ButtonState.Pressed;

            float speed = 0.25f;

            // カメラの位置を移動させる
            this.cameraPosition.X += gamePadState.ThumbSticks.Left.X * speed;
            this.cameraPosition.Y += gamePadState.ThumbSticks.Left.Y * speed;
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Left))
            {
                this.cameraPosition.X -= speed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Right))
            {
                this.cameraPosition.X += speed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Down))
            {
                this.cameraPosition.Y -= speed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Up))
            {
                this.cameraPosition.Y += speed;
            }
            if (this.autoMode == 1)
            {
                this.cameraPosition.X = (float)Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds) * 10.0f;
            }
            if (this.autoMode == 2)
            {
                this.cameraPosition.Y = (float)Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds) * 10.0f;
            }

            // カメラの注視点を移動させる
            this.cameraTarget.X += gamePadState.ThumbSticks.Right.X * speed;
            this.cameraTarget.Y += gamePadState.ThumbSticks.Right.Y * speed;
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.A))
            {
                this.cameraTarget.X -= speed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.S))
            {
                this.cameraTarget.X += speed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Z))
            {
                this.cameraTarget.Y -= speed;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.W))
            {
                this.cameraTarget.Y += speed;
            }
            if (this.autoMode == 3)
            {
                this.cameraTarget.X = (float)Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds) * 10.0f;
            }
            if (this.autoMode == 4)
            {
                this.cameraTarget.Y = (float)Math.Sin(gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds) * 10.0f;
            }

            // カメラの上方方向を回転させる
            this.cameraUpVectorRotate -= gamePadState.Triggers.Left * speed * 0.2f;
            this.cameraUpVectorRotate += gamePadState.Triggers.Right * speed * 0.2f;
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.X))
            {
                this.cameraUpVectorRotate -= speed * 0.2f;
            }
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.C))
            {
                this.cameraUpVectorRotate += speed * 0.2f;
            }
            if (this.autoMode == 5)
            {
                this.cameraUpVectorRotate = (float)gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds;
            }

            // 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);

            // 深度バッファを有効にする
            this.GraphicsDevice.DepthStencilState = DepthStencilState.Default;

            // ビューマトリックス作成
            Matrix view = Matrix.CreateLookAt(
                this.cameraPosition,
                this.cameraTarget,
                Vector3.Transform(Vector3.Up,
                                  Matrix.CreateRotationZ(this.cameraUpVectorRotate))
            );

            // プロジェクションマトリックス作成
            Matrix projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
                    MathHelper.PiOver4,
                    (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Width /
                        (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Height,
                    1.0f,
                    100.0f
                );

            ///// ボックスモデル /////

            foreach (ModelMesh mesh in this.box.Meshes)
            {
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    // ライトの設定
                    effect.EnableDefaultLighting();

                    // ボックスの位置をカメラの注視点に合わせる
                    effect.World = Matrix.CreateTranslation(this.cameraTarget);

                    // ビューマトリックスを設定
                    effect.View = view;

                    // プロジェクションマトリックス設定
                    effect.Projection = projection;
                }

                mesh.Draw();
            }

            ///// XYZ軸モデル /////

            foreach (ModelMesh mesh in this.xyz.Meshes)
            {
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    // ライトの設定
                    effect.EnableDefaultLighting();

                    // 原点に配置
                    effect.World = Matrix.Identity;

                    // ビューマトリックスを設定
                    effect.View = view;

                    // プロジェクションマトリックス設定
                    effect.Projection = projection;
                }

                mesh.Draw();
            }

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

            // カメラの情報を表示
            this.spriteBatch.DrawString(this.font,
                "CameraPosition : {" +
                    this.cameraPosition.X.ToString("f2") + ", " +
                    this.cameraPosition.Y.ToString("f2") + "}" + Environment.NewLine +
                "CameraTarget : {" +
                    this.cameraTarget.X.ToString("f2") + ", " +
                    this.cameraTarget.Y.ToString("f2") + "}" + Environment.NewLine +
                "CameraUpVectorRotate : " + this.cameraUpVectorRotate.ToString("f2") + Environment.NewLine +
                "MousePressAutoMode : " + this.autoMode,
                new Vector2(20, 20), 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);
        }
    }
}

Завантажте файл FBX і перегляньте модель

Проективне перетворення координат