Взаимодействие 3D объектов

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

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
 
namespace P16_2
{
 
    public class modCls : Microsoft.Xna.Framework.DrawableGameComponent
    {
        //Модель
        public Model myModel;
        //Мировая матрица, матрицы вида и проекции
        public Matrix WorldMatrix;
        public Matrix ViewMatrix;
        public Matrix ProjectMatrix;
        //Соотношение сторон экрана
        public float aspectRatio;
        //Для управления графическим устройством
        GraphicsDeviceManager graphics;
        //Конструктор получает на вход 
        //игровой класс, модель, объект для управления графическим устройством
        public modCls(Game game, Model mod, GraphicsDeviceManager grf)
            : base(game)
        {
            myModel = mod;
            graphics = grf;
            aspectRatio = (float)graphics.GraphicsDevice.Viewport.Width /
(float)graphics.GraphicsDevice.Viewport.Height;
        }
 
        public override void Draw(GameTime gameTime)
        {
 
            foreach (ModelMesh mesh in myModel.Meshes)
            {
                //Для каждого эффекта в сети
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    //Установить освещение по умолчанию
                    effect.LightingEnabled = true;
                    effect.EnableDefaultLighting();
                    //установить матрицы
                    effect.World = WorldMatrix;
                    effect.View = ViewMatrix;
                    effect.Projection = ProjectMatrix;
                }
                mesh.Draw();
            }
 
            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

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 P16_2
{
    public class Game1 : Microsoft.Xna.Framework.Game
    {
        GraphicsDeviceManager graphics;
        //Матрицы
        Matrix viewMatrix;
        Matrix projMatrix;
        //Модели
        modCls[] cls;
        //Положение моделей в пространстве
        Vector3 [] offset;
        //Соотношение сторон окна вывода
        float aspectRatio;
        //Плоскость
        modCls plane;
 
        public Game1()
        {
            graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
            Content.RootDirectory = "Content";
        }
        protected override void Initialize()
        {
            //Отобразим указатель мыши
            IsMouseVisible = true;
            base.Initialize();
        }
 
        protected override void LoadContent()
        {
            //Три элемента в массиве объектов
            cls = new modCls[3];
            //Три элемента в массиве положений объектов
            offset = new Vector3[3];
            //Зададим начальные положения моделей
            offset[0] = new Vector3(0, 2, 0);
            offset[1] = new Vector3(-6, 3, -4);
            offset[2] = new Vector3(6, 4, -6);
            //Создадим модели
            cls[0] = new modCls(this, Content.Load<Model>("ball2"), graphics);
            cls[1] = new modCls(this, Content.Load<Model>("ball2"), graphics);
            cls[2] = new modCls(this, Content.Load<Model>("ball2"), graphics);
            //Вычислим соотношение сторон
            aspectRatio = (float)graphics.GraphicsDevice.Viewport.Width /
                (float)graphics.GraphicsDevice.Viewport.Height;
            //Матрица вида
            viewMatrix = Matrix.CreateLookAt(new Vector3(0, 10, 15),
                new Vector3(0, 0, 0),
                new Vector3(0.0f, 1.0f, 0.0f));
            //Матрица проекции
            projMatrix = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(MathHelper.ToRadians(45),
                aspectRatio, 1.0f, 1000.0f);
            //Задаем параметры матриц каждой из моделей
            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                cls[i].WorldMatrix = Matrix.CreateTranslation(offset[i]);
                cls[i].ProjectMatrix = projMatrix;
                cls[i].ViewMatrix = viewMatrix;
                Components.Add(cls[i]);
            }
            //Создаем плоскость
            plane = new modCls(this, Content.Load<Model>("plane"), graphics);
            //Настраиваем параметры плоскости
            plane.WorldMatrix = Matrix.CreateScale(8) * Matrix.CreateRotationY(MathHelper.ToRadians(90)) *
    Matrix.CreateRotationZ(MathHelper.ToRadians(90)) *
    Matrix.CreateTranslation(0, -4, 0);
            plane.ViewMatrix = viewMatrix;
            plane.ProjectMatrix = projMatrix;
            Components.Add(plane);
        }
 
        protected override void Update(GameTime gameTime)
        {
            //В каждом проходе цикла
            //Смещаем каждую модель вниз на 0.04 единицы
            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                offset[i].Y -= 0.04f;
                cls[i].WorldMatrix = Matrix.CreateTranslation(offset[i]);
            }
            //Проверяем попадание мыши по объекту
            CheckMouseClick();
            //Проверяем пересечение с плоскостью
            CheckPlane();
            base.Update(gameTime);
        }
 
        void CheckMouseClick()
        {
            //получим состояние мыши
            MouseState mouseState = Mouse.GetState();
            //если нажата левая кнопка
            if (mouseState.LeftButton == ButtonState.Pressed)
            {
                //Получим луч, идущий от позиции мыши на экране в пространство
                Ray pickRay = GetPickRay();
                //Переменная для хранения сферы, соответствующей объекту
                BoundingSphere b1;
                //Переменная для хранения вектора размера модели
                Vector3 scale;
                //Переменная для хранения информации о повороте модели
                Quaternion rotation;
                //Переменая для хранения информации о позиции модели
                Vector3 translation;
                for (int i = 0; i < 3; i++)
                {
                    //Получить BoundingSphere для текущего объекта
                    b1 = cls[i].myModel.Meshes[0].BoundingSphere;
                    //Получить параметры - размер, поворот, позицию для объекта
                    cls[i].WorldMatrix.Decompose(out scale, out rotation, out translation);
                    //Установить центр сферы в соответствии с позицией объекта
                    b1.Center = translation;
                    //Получить результат пересечения луча и сферы
                    Nullable<float> result = pickRay.Intersects(b1);
                    //Если луч и сфера пересеклись - "поднять" объект до позиции Y=4
                    if (result .HasValue)
                    {
                        offset[i].Y = 4;
                        cls[i].WorldMatrix = Matrix.CreateTranslation(offset[i]);
                    }
                }
 
 
            }
        }
        //Проверка на столкновение с плоскостью
        void CheckPlane()
        {
                //Создадим плоскость по трем точкам - она пересекает ось Y в точке -4 и не пересекает
                //другие оси
                Plane pl = new Plane(new Vector3(0, -4, 0), new Vector3(2, -4, 1), new Vector3(-1, -4, -2));
                //Переменная для хранения типа пересечения с плоскостью
                //Она может сигнализировать о нахождении объекта перед плоскостью (выше в нашем случае)
                //за плоскостью и о пересечении с плоскостью
                PlaneIntersectionType plType;
                //Сфера для объекта
                BoundingSphere b1;
                //Переменная для хранения вектора размера модели
                Vector3 scale;
                //Переменная для хранения информации о повороте модели
                Quaternion rotation;
                //Переменая для хранения информации о позиции модели
                Vector3 translation;
                for (int i = 0; i < 3; i++)
                {
                    //Получить BoundingSphere для текущего объекта
                    b1 = cls[i].myModel.Meshes[0].BoundingSphere;
                    //Получить параметры - размер, поворот, позицию для объекта
                    cls[i].WorldMatrix.Decompose(out scale, out rotation, out translation);
                    //Установить центр сферы в соответствии с позицией объекта
                    b1.Center = translation;
                    //Получить тип пересечения сферы объекта и плоскости
                   plType =pl.Intersects(b1);
                    //Если сфера пересекла плоскость
                   if (plType == PlaneIntersectionType .Intersecting)
                   {
                       //Удалить соответствующий игровой объект из коллекции
                       Components.Remove(cls[i]);
                    }
                }
 
        }
        //Функция для вычисления луча, исходящего из точки, в которой
        //находился указатель мыши в момент щелчка
        Ray GetPickRay()
        {
            //получить состояние мыши
            MouseState mouseState = Mouse.GetState();
            //Сохранить координаты
            int mouseX = mouseState.X;
            int mouseY = mouseState.Y;
            //Точки для вычисления направления луча - одна, соответствующая координате мыши
            //вторая - направленная по оси Z
            Vector3 nearsource = new Vector3((float)mouseX, (float)mouseY, 0f);
            Vector3 farsource = new Vector3((float)mouseX, (float)mouseY, 1f);
            //Мировая матрица для вычислений
            Matrix world = Matrix.CreateTranslation(0, 0, 0);
            //Переведем координаты мыши в координаты трехмерного пространства
            Vector3 nearPoint = graphics.GraphicsDevice.Viewport.Unproject(nearsource, projMatrix, viewMatrix, world);
            Vector3 farPoint = graphics.GraphicsDevice.Viewport.Unproject(farsource, projMatrix, viewMatrix, world);
            // Получим направление луча
            Vector3 direction = farPoint - nearPoint;
            //Нормализуем его (преобразуем к единичному вектору)
            direction.Normalize();
            //Создадим новый луч, начинающийся в точке, соответствующей координате
            //указателя мыши в объектном пространстве, с направлением, 
            //соответствующим вычисленному направлению
            Ray pickRay = new Ray(nearPoint, direction);
            //возвратим луч в процедуру, вызывавшую данную функцию
            return pickRay;
        }
 
        protected override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
 
            // TODO: Add your drawing code here
 
            base.Draw(gameTime);
        }
    }
}