Пространственные преобразования

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
 
namespace P15_1
{
    public class Game1 : Microsoft.Xna.Framework.Game
    {
        GraphicsDeviceManager graphics;
        //Мировая матрица
        Matrix WorldMatrixM, WorldMatrixM1, WorldMatrixM2;
        //Направление движения для модели modelCls1
        Vector3 directM1;
        //Модели - 
        //modelCls вращается
        //modelCls1 перемещается по клавиатурным командам
        //modelCls2 изменяет размер
        modCls modelCls, modelCls1, modelCls2;
        //Переменные для текущего размера и 
        //текущего приращения размера модели modelCls2
        float size, sizeDelta;
        public Game1()
        {
            graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
            Content.RootDirectory = "Content";
        }
 
        protected override void LoadContent()
        {
            //загрузка моделей и создание объектов, используемых для 
            //хранения информации о моделях и их вывода на экран
            modelCls = new modCls(this, Content.Load<Model>("cube"), graphics);
            modelCls1 = new modCls(this, Content.Load<Model>("ball"), graphics);
            modelCls2 = new modCls(this, Content.Load<Model>("ball2"), graphics);
            //Добавляем объекты в коллекцию Components - для их 
            //автоматического вывода на экран
            Components.Add(modelCls);
            Components.Add(modelCls1);
            Components.Add(modelCls2);
            //Значения для приращения размера и текущего размера
            sizeDelta = 0.01f;
            size = 0.5f;
            //Установка исходного положения для модели modelCls1
            directM1 = new Vector3(2.0f, -1.0f, 1.0f);
            //Установка матриц, которые используются для управления объектами
            WorldMatrixM = Matrix.Identity;
            WorldMatrixM1 = Matrix.CreateTranslation(directM1);
            WorldMatrixM2 = Matrix.CreateScale(size);
        }
 
        protected override void Update(GameTime gameTime)
        {
 
            KeyboardState kb = Keyboard.GetState();
            //По нажатии клавиши-стрелки "вверх" перемещаем модель
            //modelCls1 вверх
            if (kb.IsKeyDown(Keys.Up))
            {
                directM1.Y=directM1 .Y +0.1f;
                WorldMatrixM1 = Matrix.CreateTranslation(directM1);
            }
            //Нажатие клавиши "вниз" - перемещение вниз
            if (kb.IsKeyDown(Keys.Down))
            {
                directM1.Y = directM1.Y - 0.1f;
                WorldMatrixM1 = Matrix.CreateTranslation(directM1);
            }
            //Нажатие клавиши "влево" - перемещение влево
            if (kb.IsKeyDown(Keys.Left))
            {
                directM1.X = directM1.X - 0.1f;
                WorldMatrixM1 = Matrix.CreateTranslation(directM1);
            }
            //Нажатие клавиши "вправо" - перемещение вправо
            if (kb.IsKeyDown(Keys.Right))
            {
                directM1.X = directM1.X + 0.1f;
                WorldMatrixM1 = Matrix.CreateTranslation(directM1);
            }
            //Нажатие клавиши "W" - перемещение вперед
            if (kb.IsKeyDown(Keys.W))
            {
                directM1.Z = directM1.Z - 0.1f;
                WorldMatrixM1 = Matrix.CreateTranslation(directM1);
            }
            //Нажатие клавиши "S" - перемещение назад
            if (kb.IsKeyDown(Keys.S))
            {
                directM1.Z = directM1.Z + 0.1f;
                WorldMatrixM1 = Matrix.CreateTranslation(directM1);
            }
 
            //Если текущий размер меньше 0.5 - 
            //устанавливаем приращение, равное 0.01
            //Если текущий размер больше 1.5 -
            //устанавливаем приращение -0.01
            if (size < 0.5) sizeDelta = 0.01f;
            if (size > 1.5) sizeDelta = -0.01f;
            size += sizeDelta;
 
            //Матрица для объекта modelCls1 устанавливается для поворота его вокруг
            //осей X и Y на один градус
            WorldMatrixM = WorldMatrixM * Matrix.CreateRotationY(MathHelper.ToRadians(1))*
                Matrix .CreateRotationX (MathHelper .ToRadians (1));
            //Установка матрицы для объекта modelCls2
            WorldMatrixM2 = Matrix.CreateScale(size) * Matrix.CreateTranslation(new Vector3(-5.0f, 2.0f, -3.0f));
            //Передаем матрицы объектам
            modelCls.WorldMatrix = WorldMatrixM;
            modelCls1.WorldMatrix = WorldMatrixM1;
            modelCls2.WorldMatrix = WorldMatrixM2;
            base.Update(gameTime);
        }
 
        protected override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
 
            base.Draw(gameTime);
        }
    }
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
 
namespace P15_3
{
    public class Game1 : Microsoft.Xna.Framework.Game
    {
        GraphicsDeviceManager graphics;
        //Матрицы
        Matrix viewMatrix;
        Matrix projMatrix;
        //Модели
        Model ball, cube, plane;
        // Позиция объекта, поворот
        Vector3 avatarPosition = new Vector3(0, 0, -50);
        float avatarlRotation;
 
        // Положение камеры
        Vector3 cameraReference = new Vector3(0, 0, 10);
        Vector3 thirdPersonReference = new Vector3(0, 200, -200);
 
        // Скорости поворота и движения
        float rotationSpeed = 1f / 60f;
        float forwardSpeed = 50f / 60f;
 
        //Поле зрения камеры
        float viewAngle = MathHelper.ToRadians(45.0f);
 
        //Расстояние от камеры до переднего и заднего плана
        //static float nearClip = 5.0f;
        float nearClip = 1.0f;
        float farClip = 2000.0f;
 
        // Установка позиции камеры 2 - вид от третьего лица
        //1 - от первого лица
        int cameraState = 2;
        //Соотношение сторон экрана
        float aspectRatio;
       public Game1()
        {
            graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
            Content.RootDirectory = "Content";
        }
 
        protected override void LoadContent()
        {
            //Загрузка моделей
            ball = Content.Load<Model>("ball");
            cube = Content.Load<Model>("cube");
            plane = Content.Load<Model>("plane");
            aspectRatio = (float)graphics.GraphicsDevice.Viewport.Width /
  (float)graphics.GraphicsDevice.Viewport.Height;
        }
 
        protected override void Update(GameTime gameTime)
        {
          //обновить положение объекта
            UpdateAvatarPosition();
            base.Update(gameTime);
        }
 
        protected override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
            //Если состояние камеры 1 - вызвать процедуру
            //обновлеие камеры от первого лица
            //если 2 - от третьего лица
            switch (cameraState)
            {
                case 1:
                    UpdateCamera();
                    break;
                case 2:
                    UpdateCameraThirdPerson();
                    break;
            }
            //вывести объекты сцены
            DrawScene();
                      //Если выбран вид от третьего лица - вывести объект
            if (cameraState == 2)
            {
                DrawModel(ball, Matrix.CreateRotationY(avatarlRotation) * Matrix.CreateTranslation(avatarPosition));
            }
 
            base.Draw(gameTime);
        }
 
        //Обновляем состояние объекта
        void UpdateAvatarPosition()
        {
            KeyboardState keyboardState = Keyboard.GetState();
 
            //Поворот влево
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Left))
            {
                avatarlRotation += rotationSpeed;
            }
            //Поворот вправо
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Right) )
            {
                avatarlRotation -= rotationSpeed;
            }
            //Движение вперед
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Up) )
            {
                Matrix forwardMovement = Matrix.CreateRotationY(avatarlRotation);
                Vector3 v = new Vector3(0, 0, forwardSpeed);
                v = Vector3.Transform(v, forwardMovement);
                avatarPosition.Z += v.Z;
                avatarPosition.X += v.X;
            }
            //Движение назад
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Down) )
            {
                Matrix forwardMovement = Matrix.CreateRotationY(avatarlRotation);
                Vector3 v = new Vector3(0, 0, -forwardSpeed);
                v = Vector3.Transform(v, forwardMovement);
                avatarPosition.Z += v.Z;
                avatarPosition.X += v.X;
            }
            //Переключить на режим камеры от первого лица
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.A))
            {
                cameraState=1;
            }
 
            //Переключить на режим камеры от третьего лица
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.S))
            {
                cameraState = 2;
            }
            //Уменьшение угла обзора камеры
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.R))
            {
                viewAngle -= MathHelper.ToRadians(1.0f);
            }
            //Увеличение угла обзора камеры
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.F))
            {
                viewAngle += MathHelper.ToRadians(1.0f);
            }
            //Если новый угол обзора вышел за дозволенные пределы
            //изменяем его
            if (viewAngle > MathHelper.ToRadians(180.0f)) viewAngle = MathHelper.ToRadians(179.9f);
            if (viewAngle < MathHelper.ToRadians(0.0f)) viewAngle = MathHelper.ToRadians(0.1f);
        }
 
        //Обновляем состояние камеры при выбранном виде от первого лица
        void UpdateCamera()
        {
            //Текущая позиция камеры
            Vector3 cameraPosition = avatarPosition;
            //Поворот
            Matrix rotationMatrix = Matrix.CreateRotationY(avatarlRotation);
 
            // Направление камеры
            Vector3 transformedReference = Vector3.Transform(cameraReference, rotationMatrix);
 
            // Новая позиция камеры
            Vector3 cameraLookat = cameraPosition + transformedReference;
 
            //Матрица вида
            viewMatrix = Matrix.CreateLookAt(cameraPosition, cameraLookat, new Vector3(0.0f, 1.0f, 0.0f));
            //проекционная матрица
            projMatrix = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(viewAngle, aspectRatio, nearClip, farClip);
        }
 
        //Обновляем положение камеры при выбранном виде от третьего лица
        void UpdateCameraThirdPerson()
        {
            //Поворот камеры
            Matrix rotationMatrix = Matrix.CreateRotationY(avatarlRotation);
 
            // Направление камеры
            Vector3 transformedReference = Vector3.Transform(thirdPersonReference, rotationMatrix);
 
            // Позиция камеры
            Vector3 cameraPosition = transformedReference + avatarPosition;
 
            //Матрица вида
            viewMatrix = Matrix.CreateLookAt(cameraPosition, avatarPosition, new Vector3(0.0f, 1.0f, 0.0f));
            //Проецкионная матрица
            projMatrix = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(viewAngle, aspectRatio, nearClip, farClip);
        }
 
       //Вывод объектов сцены
        void DrawScene()
        {
            //Вывести кубы, расположенные в пять рядов
            //по пять штук в трех уровнях
            for (int x = 0; x < 5; x++)
            {
                for (int y = 0; y < 3; y++)
                {
                    for (int z = 0; z < 5; z++)
                    {
                        DrawModel(cube, Matrix.CreateTranslation(x * 40, y * 3, z * 40));
                    }
                }
            }
            //Вывести плоскость - при выводе увеличиваем модель и поворачиваем соответствующим
            //образом
            DrawModel(plane, Matrix.CreateScale (100)*Matrix .CreateRotationY (MathHelper .ToRadians (90))*
                Matrix.CreateRotationZ(MathHelper.ToRadians(90))*
                Matrix .CreateTranslation (80,-2.5f,80));
        }
 
        //Процедура вывода модели
        //Принимает мировую матрицу для позиционирования модели
        //и переменную модели
 
        void DrawModel(Model model, Matrix world)
        {
            foreach (ModelMesh mesh in model.Meshes)
            {
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    effect.LightingEnabled = true;
                    effect.EnableDefaultLighting();
                    effect.Projection = projMatrix;
                    effect.View = viewMatrix;
                    effect.World = world;
                }
                mesh.Draw();
            }
        }
    }
}