在Windows Phone中進行3D開發之十一天空

        飛船是離不了天空的，雖然上一節我們已經建好了飛船並試飛成功，但還是沒有給飛船更大的背景翱翔。在一個情境中，僅有主體還是不夠的，還需要有周圍環境的渲染。如果我們能為飛船增加藍天白雲的高遠，峰巒疊嶂的蒼翠，那一定才是更貼近現實的。

        在這個情境中，我們需要一個天空環境作為背景，不考慮地形地貌的特徵，因此，典型的做法是實現天空盒（sky-box）。天空盒就是做一個大的立方體，為立方體內部的六個面貼上連續的天空和大地的紋理，將飛船置入這個立方體內部，這樣從飛船的角度看出去，周圍就被天空和大地所包圍。

        下面，我們就來構造一個這樣的天空盒出來。

        還是先定義一個SkyBox類，繼承自DrawableGameCompenent。

        既然要使用貼圖和光線，那麼就為類添加一個成員變數box，用於定義立方體的各個頂點：

                VertexPositionNormalTexture[] box;

在Initialize()中以原點為中心，邊長為2個座標單位構造box資料，雖然有12個三角形，但這些三角形都會用到立方體的8個頂點，因此，可以先定義好頂點的座標。 

            Vector3 topLeftFront=new Vector3(-1,1,1);            Vector3 topRightFront = new Vector3(1, 1, 1);            Vector3 bottomLeftFront = new Vector3(-1, -1, 1);            Vector3 bottomRightFront = new Vector3(1, -1, 1);            Vector3 topLeftBack = new Vector3(-1, 1, -1);            Vector3 topRightBack = new Vector3(1, 1, -1);            Vector3 bottomLeftBack = new Vector3(-1, -1, -1);            Vector3 bottomRightBack = new Vector3(1, -1, -1);

        在這段代碼中，從變數名字上可以看出，這8個座標分別是立方體z軸正方向和z軸負方向兩個面的頂點。以Front為尾碼的變數代表z軸正方向上的前面，以Back為尾碼的變數代表z軸負方向上的後面。如所示。

 

然後，利用這8個座標構造立方體各個面的三角形，每個面由兩個三角形拼接而成。 

            box = new VertexPositionNormalTexture[]{                new VertexPositionNormalTexture(topLeftFront,new Vector3(0,0,-1),new Vector2(0.33f,0.25f)),  //front                new VertexPositionNormalTexture(topRightFront,new Vector3(0,0,-1),new Vector2(0.66f,0.25f)),                new VertexPositionNormalTexture(bottomLeftFront,new Vector3(0,0,-1),new Vector2(0.33f,0.5f)),                new VertexPositionNormalTexture(bottomLeftFront,new Vector3(0,0,-1),new Vector2(0.33f,0.5f)),                new VertexPositionNormalTexture(topRightFront,new Vector3(0,0,-1),new Vector2(0.66f,0.25f)),                new VertexPositionNormalTexture(bottomRightFront,new Vector3(0,0,-1),new Vector2(0.66f,0.5f)),                new VertexPositionNormalTexture(bottomRightFront,new Vector3(0,0,-1),new Vector2(0.66f,0.5f)),  //bottom                new VertexPositionNormalTexture(bottomRightBack,new Vector3(0,0,-1),new Vector2(0.66f,0.75f)),                new VertexPositionNormalTexture(bottomLeftBack,new Vector3(0,0,-1),new Vector2(0.33f,0.75f)),                new VertexPositionNormalTexture(bottomLeftBack,new Vector3(0,0,-1),new Vector2(0.33f,0.75f)),                new VertexPositionNormalTexture(bottomLeftFront,new Vector3(0,0,-1),new Vector2(0.33f,0.5f)),                new VertexPositionNormalTexture(bottomRightFront,new Vector3(0,0,-1),new Vector2(0.66f,0.5f)),        //..........

        在上述代碼中，每個頂點的貼圖座標是參照如（圖片來源於網路，解析度低，僅用於示意）所示的貼圖檔案確定的。

 

        這個貼圖如果摺疊起來正好構成一個立方體，所以各個面上三角形的UV座標照此圖進行確定即可。

        座標準備好以後，在Draw()方法中進行繪製。 

            basicEffect.TextureEnabled = true;            basicEffect.Texture = texture;            basicEffect.World = worldMatrix;            basicEffect.View = viewMatrix;            basicEffect.Projection = projectionMatrix;            foreach (EffectPass pass in basicEffect.CurrentTechnique.Passes)            {                pass.Apply();                Game.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives<VertexPositionNormalTexture>(PrimitiveType.TriangleList, box, 0, box.Length/3);            }            base.Draw(gameTime);

        在這段代碼中，texture是Texture2D的執行個體變數，在Initialize()方法中從Context載入了貼圖檔案。

        basicEffect是BasicEffect的執行個體變數，用於設定渲染效果選項。

        worldMatrix、viewMatrix、projectionMatrix是三個變換矩陣，像上一節Ship類的封裝一樣用於確定變換座標，定義如下： 

        public Matrix worldMatrix {set;get;}        public Matrix viewMatrix { set; get; }        public Matrix projectionMatrix { set; get; }

        到這裡，SkyBox類就封裝好了，我們在MainScene中對其進行一下測試，看看是否符合我們的預期。

        在MainScene中加入SkyBox對象skyBox，並將其加入到Components中。 

            skyBox = new SkyBox(this);            Components.Add(skyBox);

        建立一個位於原點並指向z軸負方向的攝像機，並將skyBox的視圖矩陣和投影矩陣設定為攝像機的參數： 

            camera = new Camera(this, new Vector3(100,100,100), new Vector3(0, 0, -1), Vector3.Up, MathHelper.PiOver4, GraphicsDevice.Viewport.AspectRatio, 0.1f, 500);            skyBox.projectionMatrix = camera.projection;            skyBox.viewMatrix = Matrix.CreateWorld(new Vector3(0,0,0),new Vector3(0,0,-1),Vector3.Up);

        最後，為了能看到效果，給天空盒一個旋轉變換，在Update()中加入如下代碼： 

        protected override void Update(GameTime gameTime)        {            // Allows the game to exit            if (GamePad.GetState(PlayerIndex.One).Buttons.Back == ButtonState.Pressed)                this.Exit();            TouchPanel.EnabledGestures = GestureType.Tap;            if (TouchPanel.IsGestureAvailable)            {                GestureSample gestureSample = TouchPanel.ReadGesture();                if (gestureSample.GestureType == GestureType.Tap)                {                    skyBox.worldMatrix *= Matrix.CreateRotationY(MathHelper.ToRadians(5)); ;                }            }            base.Update(gameTime);        }

        運行程式，點擊螢幕，效果如所示（由於貼圖檔案來源於網路，解析度低，所以有些模糊，僅用來示意吧）。真是一個廣袤的世界！

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