418383/418587 ภาคปลาย 2553/การเขียนเกมสามมิติด้วย XNA 4.0

Model

• ใน XNA มีีคลาส Model สำหรับโมเดลสามมิติพื้นฐาน
• Content pipeline ที่ติดมากับ XNA สามารถอ่านไฟล์ .x (ไฟล์ของ DirectX) และไฟล์ .fbx (ไฟล์ของ Adobe ที่สามารถ export ได้จาก Maya และ 3D Studio Max) ได้
• ตัวอย่างการอ่านไฟล์

<geshi lang="C#">

   public class Game1 : Microsoft.Xna.Framework.Game
   {
       Model model;

       protected override void LoadContent()
       {
           spriteBatch = new SpriteBatch(GraphicsDevice);
           model = Content.Load<Model>("teapot");
       }
   }

</geshi>

• เวลาแสดงโมเดลให้ใช้โค้ดต่อไปนี้

<geshi lang="C#">

   public class Game1 : Microsoft.Xna.Framework.Game
   {
       protected override void Draw(GameTime gameTime)
       {
           GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);

           Matrix viewMatrix = Matrix.CreateLookAt(new Vector3(0, 0, 5), new Vector3(0, 0, 0), new Vector3(0, 1, 0));
           Matrix projectMatrix = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView((float)Math.PI / 4, 1.0f, 0.1f, 100.0f);

           // Copy any parent transforms.
           Matrix[] transforms = new Matrix[model.Bones.Count];
           model.CopyAbsoluteBoneTransformsTo(transforms);
                     
           foreach (ModelMesh mesh in model.Meshes)
           {
               foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
               {
                   effect.EnableDefaultLighting();
                   effect.World = transforms[mesh.ParentBone.Index];
                   effect.View = viewMatrix;
                   effect.Projection = projectMatrix;
               }
               // Draw the mesh, using the effects set above.
               mesh.Draw();
           }

           base.Draw(gameTime);
       }
   }

</geshi>

• อธิบาย

• โค้ดสองบรรทัดที่เกี่ยวข้องกับเมตริกส์สองบรรทัด

<geshi lang="C#">

           Matrix viewMatrix = Matrix.CreateLookAt(new Vector3(0, 0, 5), new Vector3(0, 0, 0), new Vector3(0, 1, 0));
           Matrix projectMatrix = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView((float)Math.PI / 4, 1.0f, 0.1f, 100.0f);

</geshi>

มีไว้สำหรับสร้าง view matrix และ projection matrix สำหรับเซตมุมกล้อง

• โค้ดสองบรรทัดต่อไป

<geshi lang="C#">

           Matrix[] transforms = new Matrix[model.Bones.Count];
           model.CopyAbsoluteBoneTransformsTo(transforms);

</geshi>

• จำเป็นต้องมีเนื่องจาก

• Model ใน XNA สามารถแบ่งออกเป็นหลายๆ ส่วน
• แต่ละส่วนนี้แทนด้วย object ชนิด ModelMesh
• แต่ละส่วนของ Model นี้ถูกยึดเข้าด้วยกันด้วยกระุดูก (bone) เพื่อให้ทำ skeletal animation แบบง่ายๆ ได้
• แต่ละ bone จะมี transform ของตัวมันเอง
• สองบรรทัดข้างบนทำหน้าที่ไปดึง transform ของกระดูกแต่ละตัวออกมาใส่ในอะเรย์ transforms

• ในลูปหลัก

<geshi lang="C#">

           foreach (ModelMesh mesh in model.Meshes)
           {
               foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
               {
                   effect.EnableDefaultLighting();
                   effect.World = transforms[mesh.ParentBone.Index];
                   effect.View = viewMatrix;
                   effect.Projection = projectMatrix;
               }
               // Draw the mesh, using the effects set above.
               mesh.Draw();
           }

</geshi>

• เราลูปวนเข้าไปดู ModelMesh แต่ละตัวใน Model
• ใน ModelMesh แต่ละส่วนอาจสามารถแบ่งออกเป็นหลายๆ ส่วนย่อยๆ ที่แต่ละส่วนใช้ effect (สี, texture, transform, shader ฯลฯ) แบบเดียวกันในการวาดรูป
• ดังนั้นใน ModelMesh อันหนึ่งจะมี object ชนิด Effect ที่ใช้แทน shader ที่ใช้ในการวาดส่วนต่างๆ ของโมเดลอยู่หลายๆ อัน
• สิ่งที่เราทำกับ effect เหล่านี้คือ

• เราเรียก effect.EnableDefaultLighting() เพื่อตั้งค่าแหล่งกำเนิดแสง
• เราเซตมุมกล้องด้วยการกำหนด view (ด้วยคำสั่ง effect.View = viewMatrix;) และ projection matrix (ด้วยคำสั่ง (effect.Projection = projectMatrix;)
• เรา transform ตัว mesh ด้วยการเซตค่าให้ world matrix ของ effect นั้น
• เราเซตให้ effect.World มีค่าเท่ากับ transforms[mesh.ParentBone.Index] เพื่อให้ mesh ทั้ง mesh ถูกแปลงด้วย transform ของ bone ที่มันติดอยู่ (เรียกว่า parent bone ใน XNA)

• หลังจากเซตต่าแล้ว เราเรียก mesh.Draw(); เพื่อสั่งให้ XNA วาด mesh ให้เรา

การเซตมุมกล้อง

• การเซตมุมกล้องใน XNA ทำได้โดยการไปกำหนด World, View, และ Project matrix ของ effect ที่เราใช้
• XNA มีเมธอดสำหรับสร้าง transform ที่ใช้สะดวกอยู่หลายเมธอด

• Matrix.CreatePerspctiveFieldOfView(float fieldOfView, float aspectRatio, float nearPlaneDistance, float farPlaneDistance)

• สร้าง perspective matrix
• fieldOfView = ความกว้างของมุมยอดของ frustum ที่ผู้ใช้มองเห็น มีหน่วยเป็น radian
• Argument ตัวอื่นมีความหมายเหมือนฟังก์ชัน gluPerspective ของ OpenGL

• Matrix.CreateLoopAt(Vector3 cameraPostition, Vector3 cameraTarget, Vector3 cameraUpVector)

• สร้าง look-at matrix
• มีความหมายเหมือน gluLookAt ของ OpenGL

• Matrix.CreateTranslation(Vector3 displacement)

• สร้าง translation matrix

• Matrix.CreateRotation(