Работа с 3D-моделями в 3D max
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
т не положение в пространстве, а направление и скорость движения.
Вектор имеет начало и конец, для его полного определения нужно знать координаты точки начала и конца вектора, то есть, вместо трех значений координат нам понадобится уже шесть значений. Однако, если по умолчанию принять за начало вектора начало координат (точку 0,0,0) - тогда для его определения хватит и трех точек.
Например, вектор с координатами (1,0,0) означает: направление - вправо, скорость - 1. Если отложить этот вектор от начала координат, то хорошо видно, что он направлен именно вправо (рис. 3.).
Направление вектора определяется положением второй точки относительно первой (в нашем случае - положение точки конца вектора, которой задается вектор относительно начала координат), а скорость - длиной вектора - то есть - разницей между начальной и конечной точкой. В нашем случае длина вектора совпадает с координатами его конца.
Рис. 3. Вектор (1,0,0)
Существует особый вид векторов - нормали (normals). Нормали могут быть построены для граней и для вершин объекта. Нормали для граней перпендикулярны этим граням. Они используются при расчете цвета объекта.
.2 Преобразования в трехмерном пространстве
Зная координаты вершин полигонов, из которых состоит объект, мы можем расположить его в пространстве. Теперь нужно разобраться с изменением положения объектов в пространстве. Существует несколько основных операций, которые могут использоваться для перемещения объектов в трехмерном пространстве. Это - перемещение (translation), вращение (rotation) и масштабирование (scale).
Результаты работы графической подсистемы трехмерной игры мы видим на плоском экране монитора - смоделированная компьютером трехмерная сцена проецируется на двумерную поверхность. При проецировании нужно выбрать точку, которая выполняет роль камеры, позволяющей видеть трехмерное пространство. В свою очередь, объекты в трехмерном пространстве могут перемещаться в соответствии с определенными правилами. Для управления всем этим используются несколько матриц. Это - мировая матрица (World Matrix), матрица вида (View Matrix) и матрица проекции (Projection Matrix).
Матрицу можно представить в виде таблицы, состоящей из m строк и n столбцов. В компьютерной графике применяются матрицы 4х4. Первых три столбца этой матрицы отвечают за модификацию координат X, Y, Z вершин объекта, участвующего в трансформации.
Мировая матрица позволяет задавать преобразования - перемещения, вращения и трансформации объектов.
Матрица вида позволяет управлять камерой.
Матрица проекции служит для настройки проекции трехмерной сцены на экран.
Предположим, имеется треугольник, заданный следующими вершинами (табл. 2.).
Таблица 2. Вершины треугольника до перемещенияВершинаXYZ12010521520103253010
При перемещении этого треугольника на 10 позиций по оси X мы должны прибавить по 10 к каждой из координат X его вершин. В результате получится матрица такого вида (табл. 3.).
Таблица 3. Вершины треугольника после перемещенияВершинаXYZ13010522520103353010
Того же эффекта можно достичь, умножив координаты каждой из вершин на мировую матрицу. Для этого координаты вершины представляют в виде матрицы, состоящей из одной строки и четырех столбцов. В первых трех столбцах содержатся координаты X, Y, Z, в четвертом - 1. Мировая матрица представлена в виде таблицы 4х4. Вот как выглядит операция умножения матриц (формула 1.):
Формула 1. Умножение матрицы вершины и мировой матрицы
При преобразовании каждая из вершин умножается на мировую матрицу.
Каждое из преобразований в пространстве требует особой настройки мировой матрицы. В формуле 2. приведен шаблон мировой матрицы, которая позволяет перемещать объекты в пространстве.
Формула 2. Мировая матрица для перемещения объекта
Здесь ?X ,?Y и ?Z - это приращения координат X, Y и Z.
Мировая матрица для вращения объектов вокруг оси Х выглядит так (формула 3.).
Формула 3. Мировая матрица для вращения по оси
Здесь ? - угол поворота в радианах
Мировая матрица для вращения объектов по оси Y выглядит так (формула 4.)
Формула 4. Мировая матрица для вращения по оси
Матрица для вращения объектов вокруг оси Z приведена в формуле 5.
Формула 5. Мировая матрица для вращения по оси Z
Формула 6. представляет матрицу, которая служит для трансформации объектов.
?x, ?y ,?z - это коэффициенты масштабирования, которые применяются к вершинам. Они позволяют сжимать или растягивать объекты.
Другие типы матриц:
Матрица вида влияет на положение камеры - точки, из которой осуществляется просмотр трехмерной сцены.
Матрица проекции позволяет управлять проецированием сцены на экран. В XNA существует два вида проекций.
Первый - это перспективная проекция (Perspective projection). В этой проекции объекты выглядят так же, как мы привыкли их видеть в реальном мире. Объекты, которые расположены дальше, кажутся меньше объектов, расположенных ближе.
Второй вид проекции - это ортогональная проекция. Здесь объекты проецируются на плоскость экрана без учета перспективы.
5. Разработка модели освещения 3D сцены
Рассмотрим управление освещением и отображением теней в XNA. Существуют различные техники работы с тенями, мы рассмотрим отрисовку теней с использованием так называемого буфера трафаретов, или, по-английски - Stencil Buffer. Buffer является стандартным устройств?/p>