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文件名称:用D3D模拟地月系

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    2008-12-12
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  一、建立空窗体
  新建一个工程,添加引用,并导入名称空间。
  加入一个设备对象变量:
private Microsoft.DirectX.Direct3D.Device device = null;
  添加初始化图形函数,并在这里面对设备对象进行实例化:
public void InitializeGraphics()
{
 PresentParameters presentParams = new PresentParameters();
 presentParams.Windowed = true;
 presentParams.SwapEffect = SwapEffect.Flip;
 presentParams.AutoDepthStencilFormat = DepthFormat.D16;
 presentParams.EnableAutoDepthStencil = true;
 device = new Microsoft.DirectX.Direct3D.Device(0, Microsoft.DirectX.Direct3D.DeviceType.Hardware, this,  CreateFlags.HardwareVertexProcessing, presentParams);
}
  当程序执行时,需要绘制场景,代码在这个函数里:
public void Render()
{
 // 清空设备,并准备显示下一帧。
 device.Clear(ClearFlags.Target | ClearFlags.ZBuffer, Color.Black , 1.0f, 0);
 // 设置照相机的位置
 SetupCamera();
 //开始场景
 device.BeginScene();
 if(meshLoaded)
 {
  mesh.Render(meshLoc);
 }
 device.EndScene();
 //显示设备内容。
 device.Present();
}
  设置照相机的位置:
private void SetupCamera()
{
 device.Transform.Projection = Matrix.PerspectiveFovLH((float)Math.PI / 4, this.Width / this.Height, 1.0f, 1000.00f);
 device.Transform.View = Matrix.LookAtLH(new Vector3(0.0f ,0.0f, 20.0f), new Vector3(0.0f,0.0f, 0.0f), new Vector3(0,1,0));
}
  现在改变主函数,调用我们写的初始化函数,并显示场景:
[STAThread]
static void Main()
{
 using (Form1 EarthForm = new Form1())
 {
  EarthForm.InitializeGraphics();
  EarthForm.Show();
  while(EarthForm.Created)
  {
   EarthForm.Render();
   Application.DoEvents();
  }
  EarthForm.Dispose();
}
  运行程序,会显示一个空的窗体。
  二、加入地球:
  在这一步里需创建一个3D网格对象,来作为要显示的地球,为此,在工程中新加入一个类Earth,此类可以包含所创建的网格对象的信息。
  加入一些相关变量,含义见注释:
public class Earth : BaseEarth
{
 private Material[] mMaterials; //保存材质
 private Texture[] mTextures; //保存纹理
 private Matrix locationOffset; //用来保存网格对象的相对位置
 private Mesh mMesh = null; //三角形网格对象
 private Device meshDevice; //需要显示在哪个设备上。
}
  在构造函数中,把Device设备拷贝到私有成员变量,这样就可以在这个类的其它方法内使用它,另外就是把位置变量进行赋值:
public Earth(ref Device device, Matrix location): base(ref device)
{
 meshDevice = device;
 locationOffset = location;
}
  下面这个函数是装入.X文件。
public bool LoadMesh(string meshfile)
{
 ExtendedMaterial[] mtrl;
 try
 {
  // 装载文件
  mMesh = Mesh.FromFile(meshfile, MeshFlags.Managed, meshDevice, out mtrl);
  // 如果有材质的话,装入它们
  if ((mtrl != null) && (mtrl.Length > 0))
  {
   mMaterials = new Material[mtrl.Length];
   mTextures = new Texture[mtrl.Length];
   // 得到材质和纹理
   for (int i = 0; i < mtrl.Length; i++)
   {
    mMaterials[i] = mtrl[i].Material3D;
    if ((mtrl[i].TextureFilename != null) && (mtrl[i].TextureFilename != string.Empty))
 
    {
     //前面得到的纹理的路径是相对路径,需要保存的是绝对路径,通过应用程序路径可以获得
     mTextures[i] = TextureLoader.FromFile(meshDevice, @"..\..\" + mtrl[i].TextureFilename);
    }
   }
  }
  return true;
 }
 catch
 {
  return false;
 }
}
  在这个方法内,使用Mesh.FromFile()这个方法,从给定的文件名中找到.X文件,并装入相关数据,一旦数据格式设置完成,可以从此文件中找到材质和贴图信息,并把它存放在数组中,并通过文件路径,得到纹理文件文件的路径,最后返回真值,如果整个过程出现错误,返回假值。
  下面这个Render()方法,是把此对象,即地球显示在设备对象上,此方法较简单,通过变形操作来得到网格对象的X,Y,Z坐标,接着设置网格对象的材质和纹理,最后,将每个材质和纹理应用到每个网格。
public void Render(Matrix worldTransform)
{
 /把位置变为世界坐标
 meshDevice.Transform.World = Matrix.Multiply(locationOffset, worldTransform);
 //绘制网格
 for (int i = 0; i < mMaterials.Length; i++)
 {
  meshDevice.Material = mMaterials[i];
  meshDevice.SetTexture(0, mTextures[i]);
  mMesh.DrawSubset(i);
 }
}
  现在回到窗体代码中,添加引用网格对象的相关变量:
private Earth mesh = null;
private Matrix meshLoc;
private bool meshLoaded = false;
  在图形初始化函数中,需要对网格对象进行初始化。加入下面的代码:
meshLoc = Matrix.Identity;
meshLoc.M41 = 2.0f;
mesh = new Earth(ref device, meshLoc);
if (mesh.LoadMesh(@"..\..\earth.x"))
{
 meshLoaded = true;
}
  代码第一句把网格对象的位置定为原点,接着偏移X轴2个单位,接下来从文件中得到此.X文件。如果成功设置,meshLoaded置为真。注意,这里有一个.X文件,在源代码中有此文件。
 

  在设置相机的函数中,加入一盏灯光:
device.Lights[0].Type = LightType.Directional;
device.Lights[0].Diffuse = Color.White;
device.Lights[0].Direction = new Vector3(0, -1, -1);
device.Lights[0].Update();
device.Lights[0].Enabled = true;

  此灯光较简单,仅为一个直射型白光灯。
最后,在Render()方法中,调用网格对象的Render()方法,以显示地球。
 
  三、使地球旋转
  前面用一个网格对象来建立地球,但此类没有平移,旋转及缩放等方法,下面就加入这些方法,因为这些方法具有通用性,因此可以新建一个类,把这些方法写在这些类中,使地球对象成为它的派生类。
  在工程中新添加一个类:BaseEarth;
  加入进行平移、旋转、缩放的变量:
 
private float xloc = 0.0f;
private float yloc = 0.0f;
private float zloc = 0.0f;
private float xrot = 0.0f;
private float yrot = 0.0f;
private float zrot = 0.0f;
private float xscale = 1.0f;
private float yscale = 1.0f;
private float zscale = 1.0f;

  加入相应的属性代码:
 
public float XLoc
{
 get
 {
  return xloc;
 }
 set
 {
  xloc = value;
 }
}
…………
 
  在Render()虚函数中,应用平移、旋转及缩放。
 
public virtual void Render()
{
 objdevice.MultiplyTransform(TransformType.World,Matrix.Translation(xloc, yloc, zloc));
 objdevice.MultiplyTransform(TransformType.World,Matrix.RotationAxis(new Vector3(1.0f, 0.0f, 0.0f), xrot));
 objdevice.MultiplyTransform(TransformType.World,Matrix.RotationAxis(new Vector3(0.0f, 1.0f, 0.0f), yrot));
 objdevice.MultiplyTransform(TransformType.World,Matrix.RotationAxis(new Vector3(0.0f, 0.0f, 1.0f), zrot));
 objdevice.MultiplyTransform(TransformType.World,Matrix.Scaling(xscale, yscale, zscale));
 return;
}
 
  现在回到地球类,需要将其改为新类的派生类,同时更改构造函数,另外,在Render()方法中,应先调用基类的Render()方法:

public override void Render()
{
 base.Render();
 //把位置变为世界坐标
 // meshDevice.Transform.World = Matrix.Multiply(locationOffset, worldTransform);
 //绘制网格
 。。。。。。
}
 

  现在,由于在基类中可以设置对象位置,因此,可以把与locationOffset相关,即与设置位置的变量及语句注释掉。
  四、加入月球
  在这一步加入月球,实际上是再创建一个网格对象新实例,只是把纹理进行更改即可,为了代码模块性更好,把两个对象放在一个新类CModel中,在工程中新添加一个类CModel,并声明对象实例。

public class cModel
{
 private cMeshObject mesh1 = null;
 private cMeshObject mesh2 = null;
 private bool modelloaded;
}

  把窗口代码中的Load()事件,放在CModel中,这次不仅生成了地球,而且生成了月球。
 

public void Load(ref Device device)
{
 mesh1 = new Earth(ref device);
 mesh2 = new Earth(ref device);
 if (mesh1.LoadMesh(@"..\..\earth2.x"))
 {
  modelloaded = true;
 }
 else
 {
  modelloaded = false;
 }
 if (mesh2.LoadMesh(@"..\..\moon.x"))
 {
  mesh2.XLoc += 20.0f;
  modelloaded = true;
 }
 else
 {
  modelloaded = false;
 }
}
 
  下面的Update()方法中,参数dir 用来判断是顺时针旋转还是逆时针旋转,另外,地球和月球绕Y轴增加的角度大小不同,也就决定了二者旋转的速度不同。

public void Update(int dir)
{
 if(dir > 0)
 {
  mesh1.YRot += 0.02f;
  mesh2.YRot += 0.05f;
 }
 else if(dir < 0)
 {
  mesh1.YRot -= 0.02f;
  mesh2.YRot -= 0.05f;
 }
}

  在下面的render()方法中,生成显示月球和地球:
 

public void Render(ref Device device)
{
 device.Transform.World = Matrix.Identity;
 if(modelloaded)
 {
  mesh1.Render();
  mesh2.Render();
 }
}

  把窗口代码中的加入灯光的方法,也放在此类中:

public void LoadLights(ref Device device)
{
 device.Lights[0].Type = LightType.Directional;
 device.Lights[0].Diffuse = Color.White;
 device.Lights[0].Position = new Vector3(0.0f, 0.0f, 25.0f);
 device.Lights[0].Direction = new Vector3(0, 0, -1);
}
public void Light(ref Device device)
{
 device.Lights[0].Update();
 device.Lights[0].Enabled = true;
}

  五、与鼠标交互操作
  为了实现与键盘、鼠标交互,新添加一个类:CMouse,添加引用Microsoft.DirectX.DirectInput,并添加命名空间。加入相关变量:

private Microsoft.DirectX.DirectInput.Device mouse = null;
public System.Threading.AutoResetEvent MouseUpdated;
private float x, y, z = 0.0f;
private byte[] buttons;
 
  在下面的构造函数代码中,首先创建鼠标设备,并初始化回调事件:

public CMouse(System.Windows.Forms.Control control)
{
 mouse = new Microsoft.DirectX.DirectInput.Device(SystemGuid.Mouse);
 mouse.SetCooperativeLevel(control, CooperativeLevelFlags.Background | CooperativeLevelFlags.NonExclusive);
 mouse.Properties.AxisModeAbsolute = false;
 MouseUpdated = new System.Threading.AutoResetEvent(false);
 mouse.SetEventNotification(MouseUpdated);
 mouse.Acquire();
 Update();
 

  下面的Update()方法中获得鼠标的坐标值,并赋给私有成员变量:
public void Update()
{
 MouseState state = mouse.CurrentMouseState;
 x = state.X;
 y = state.Y;
 z = state.Z;
 buttons = state.GetMouseButtons();
}

  还需要有一个函数来检测鼠标左键是否按下:
 

public bool LeftButtonDown
{
 get
 {
  bool a;
  return a = (buttons[0] != 0);
 }
}

  六、大结局
  现在已经做完了准备工作,返回到窗口代码中,需要对这里的代码重新进行一些调整:
  在图形初始化函数中创建一个CModel类及CMouse类:
 
private CModel model = null;
private CMouse mouse = null;
private bool leftbuttondown = false;
private float mousexloc;
 
  添加对鼠标初始化的方法:
 
网管联盟bitsCN@com

public void InitializeInput()
{
 mouse = new CMouse(this);
}

  添加UpdateInputState()方法,当按下鼠标左键时,将leftbuttondown值设置为真,当鼠标抬起时,将mousexloc置0:

private void UpdateInputState()
{
 mouse.Update();
 if (mouse.LeftButtonDown)
 {
  if(leftbuttondown == false)
  {
   mousexloc = 0.0f;
   leftbuttondown = true;
  }
  else
  {
   mousexloc = -mouse.X;
  }
 }
 else
 {
  leftbuttondown = false;
  mousexloc = 0.0f;
 }
}

  在此程序中,只对X值进行了操作,即只能左右转。
  Render()方法更新如下:
public void Render()
{
 UpdateInputState();
 device.Clear(ClearFlags.Target | ClearFlags.ZBuffer, Color.DarkGray, 1.0f, 0);
 SetupCamera();
 device.BeginScene();
 model.Update((int)mousexloc);
 model.Light(ref device);
 model.Render(ref device);
 device.EndScene();
 device.Present();
}
 
  最后更改Main()主函数:

static void Main()
{
 using (Form1 EarthForm = new Form1())
 {
  EarthForm.InitializeGraphics();
  EarthForm.InitializeInput();
  EarthForm.Show();
  while(EarthForm.Created)
  {
   EarthForm.Render();
   Application.DoEvents();
  }
  EarthForm.Dispose();
 }
 
相关搜索: D3D

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