在Windows Phone中進行3D開發之二攝像機

       上一節中，我們認識了3D世界中最基礎的一個概念——座標系，並且瞭解了XNA中使用Vector3類型來表示。但是，由於引入了深度資訊，所以在空間中的物體要想正確的投影出來，還缺少一個重要的道具——攝像機。

 

       先來回想一下用攝像機或照相機的經曆吧！對於同樣的目標物體，有以下因素影響成像的結果：攝像機位置、攝像機方向、鏡頭參數。當攝像機所處的位置不同時，對物體的觀察角度影響了成像的結果。當攝像機橫向或豎向的角度不同時，成像也呈橫向或豎向不同的角度。當使用不同焦距的鏡頭時，即使攝像機位置和方向都不變，成像的結果依然有差異。

 

       由此可見，要想取得正確的成像結果，即正確的繪製渲染出3D空間中的物體，對攝像機的確定是非常重要的。換句話說，只有確定了攝像機和物體，才能得到確定的一個渲染結果。

 

       那麼對於如此複雜的攝像機資訊，在XNA中要如何表示呢？這個還是得分兩個部分來表述，一個部分用於表示攝像機的位置、朝向的目標位置、向上的方向這三個視點屬性，相當於把攝像機固定下來；另一部分用於表示攝像機的視角、成像的長寬比、投影參數這三個屬性，相當於把鏡頭和像紙資訊固定下來。下面我們分別來看一下這兩部分在XNA中的表示方法。

 

       在電腦圖形學中，我們知道3D世界實際上就是矩陣，以後在3D世界中的大量操作的實質全是矩陣運算，所以我們要先介紹一下矩陣。當然不是介紹數學概念，而是XNA中的Matrix類。

 

       XNA提供了Matrix類用於表示矩陣，它是一個4X4矩陣，可以進行數學運算，還提供了一些方法用於建立矩陣。常用的構造方法有兩種，一是構造單位矩陣：

Matrix matrix=Matrix. Identity;

 

       另一種是建立特殊矩陣，Matrix類提供了一組以Create開頭的靜態方法用於建立需要的矩陣。

 

       回到攝像機的表示當中來，對於攝像機的位置資訊，實際上就利用了Matrix類的CreateLookAt()方法來建立一個視點的矩陣，方法原型是：

public static Matrix CreateLookAt(Vector3cameraPosition, Vector3 cameraTarget, Vector3 cameraUpVector);

三個參數分別對應前述的攝像機位置、朝向、向上的方向。

 

       對於鏡頭資訊，還要稍微複雜一點，我們需要先瞭解一下投影。看下面的投影（註：圖片來源於網路）。實際上我們要定義的不是真正鏡頭上的焦距、光圈，而是這個這平截頭體的資訊。這個平截頭體就是投影矩陣，位於該體以外的物體將無法成像。對於這個平截頭體，我們需要確定的參數包括：視角即可視範圍，通常是45度角；長寬比；近平面；遠平面。有了這4個參數，也就把鏡頭的資訊定義完了。

 

 

       同樣的，Matrix類提供了CreatePerspectiveFieldOfView()方法來建立投影矩陣，該方法原型是：

public static MatrixCreatePerspectiveFieldOfView(float fieldOfView, float aspectRatio, floatnearPlaneDistance, float farPlaneDistance);

4個參數對應的就是平截頭體的4個值。

 

       至此，我們使用了兩個矩陣才把攝像機資訊確定下來，這兩個矩陣也可以稱為視圖矩陣和投影矩陣。由於攝像機在3D開發中用得比較多，所以我們定義一個Camera類來簡化攝像機的構造，在以後的代碼中可以方便的使用。該類的代碼如下：

 

    public class Camera : Microsoft.Xna.Framework.GameComponent    {        public Matrix view{get;protected set;}        public Matrix projection { get; protected set; }        public Camera(Game game, Vector3 pos, Vector3 target, Vector3 up, float fieldOfView, float aspectRatio, float nearPlaneDistance,float farPlaneDistance)            : base(game)        {            view = Matrix.CreateLookAt(pos, target, up);            projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(fieldOfView,aspectRatio,nearPlaneDistance,farPlaneDistance);        }        /// <summary>        /// Allows the game component to perform any initialization it needs to before starting        /// to run.  This is where it can query for any required services and load content.        /// </summary>        public override void Initialize()        {            base.Initialize();        }        /// <summary>        /// Allows the game component to update itself.        /// </summary>        /// <param name="gameTime">Provides a snapshot of timing values.</param>        public override void Update(GameTime gameTime)        {            base.Update(gameTime);        }    }

       好了，本節的內容就到這裡吧，有了攝像機，後邊就可以開始開發工作了。

 

——歡迎轉載，請註明出處 http://blog.csdn.net/caowenbin ——