XNA开发实用教程——三维模型的导入及操作

 XNA开发实用教程——三维模型的导入及操作

三峡大学土木水电学院肖泽云

本教程的主要目的是让你看完后，真正体会一下什么是XNA？XNA中主要包括哪些部分？相信你自己，在看完整个教程后，你也能设计自己的三维场景！祝你成功！

五、三维模型的导入及操作
三维场景需包括的有模型、摄像机、灯光等。
在此以FBX格式的模型文件为例，首先建模型我们选择3DMAX平台，然后安装FBX格式转换插件，如下图所示。

1、在3DMAX中建立一个模型，如下图所示。


2、然后以FBX格式导出，如下图所示，该文件名为MyModel01.FBX。

3、在弹出的输出FBX窗口上设置相关参数，如下图所示。

4、将拖到新建的游戏项目解决方案中的Content目录中，如下图所示。

5、在全局变量定义中定义如下：
Model myModel;     //定义模型
Vector3 modelpositon = Vector3.Zero;            //定义模型的位置
Vector3 camerapositon = new Vector3(500, 500, 500);   //定义摄像机的位置
Vector3 cameraLookAt =Vector3.Zero;         //定义摄像机目标的位置
Matrix cameraprojectionMatrix;             //定义摄像机投影矩阵
Matrix cameraviewMatrix;                   //定义摄像机视图矩阵
6、在LoadContent()函数中添加导入模型代码：
myModel = Content.Load<Model>("MyModel01");
7、定义函数CamaraUpdata()，用于更新摄像机，代码如下：
void CamaraUpdata()
        {
            cameraviewMatrix = Matrix.CreateLookAt(camerapositon, cameraLookAt, Vector3.Up);       //设置摄像机视图矩阵为从摄像机到摄像机目标，向上
            cameraprojectionMatrix = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
                MathHelper.ToRadians(60.0f),
                graphics.GraphicsDevice.Viewport.AspectRatio, 1.0f, 1000.0f);   //设置摄像机投影矩阵，用于控制摄像机的视角角度、视距等，如60.0f即为视角角度，1.0f和1000.0f分别为可见的最短距离和最远距离
        }
8、定义函数DrawModel（），用于显示模型并设置模型的位置以及动画等，其代码如下：
void DrawModel(Model model, Vector3 modelPositon)
        {
            foreach (ModelMesh mesh in model.Meshes)  //每个模型model中有很多网格mesh。
            {
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    effect.EnableDefaultLighting();
                    effect.PreferPerPixelLighting = true;
                    if (mesh.Name == "Box01")
                        effect.World = Matrix.CreateTranslation(modelpositon); //如果mesh的名称叫Box01，则设置它的世界坐标为前面定义的modelpositon矩阵，由于我们前面建模型的时候绘制的就是一个box，而且该box的名称就是Box01。                    
                    effect.Projection = cameraprojectionMatrix;   //设置它的投影为摄像机投影矩阵
                    effect.View = cameraviewMatrix;    //设置它的视图为摄像机视图
                    /*此外，还可以设置是否有雾等等，如下：
                    effect.FogEnabled = true;
                    effect.FogStart = 200;
                    effect.FogEnd = 500;
                    effect.FogColor = Color.CornflowerBlue.ToVector3();
                    */
                }
                mesh.Draw();    //绘制模型，即显示模型        
            }            
        }
9、在Draw（）函数中添加如下代码，用于
            CamaraUpdata();
            DrawModel(myModel, modelpositon);
运行，其显示结果如下所示：

10、由于模型显示比较小，我们可以调整摄像机的位置来使得模型看上去大写，如更改全局变量定义中的camerapositon初始值为：
Vector3 camerapositon = new Vector3(0, 30,100);
其显示结果如下图所示：

11、下面我们结合Update（）函数中的参数gameTime来设置随着时间变化的动画，如模型的移动。在此需要说明一下XNA中坐标的方向，其方向如下图所示：

现设置模型沿着X轴正向移动，只需要更改模型位置变量modelpositon的X值。如在DrawModel（）函数中第一行就添加：
modelpositon.X = modelpositon.X+ 1;
其显示结果为：

若需要旋转摄像机，同样可以更改摄像机的位置参数，但是这些更改必须在Update（）函数里面或它所镶嵌的函数里面。
至此，整个程序代码如下：
[Game1.cs]
#region Using Statements  //引用
using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Net;
using Microsoft.Xna.Framework.Storage;
#endregion
namespace ModelWindowsGame
    {
    public class Game1 : Microsoft.Xna.Framework.Game //继承Game类
        {
        GraphicsDeviceManager graphics;
        SpriteBatch spriteBatch;
        Model myModel;     //定义模型
        Vector3 modelpositon = Vector3.Zero;            //定义模型的位置
        Vector3 camerapositon = new Vector3(0, 30, 100);   //定义摄像机的位置
        Vector3 cameraLookAt = Vector3.Zero;         //定义摄像机目标的位置
        Matrix cameraprojectionMatrix;             //定义摄像机投影矩阵
        Matrix cameraviewMatrix;                   //定义摄像机视图矩阵

        public Game1()
            {
            graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
            Content.RootDirectory = "Content";
            }
        protected override void Initialize()  //初始化
            {
            base.Initialize();
            }
        protected override void LoadContent()  //导入目录，每次游戏启动时都会启动
            {
            // 创建一个精灵，用于绘制图片
            spriteBatch = new SpriteBatch(GraphicsDevice);
            myModel = Content.Load<Model>("MyModel01");
            }
        protected override void UnloadContent()  //卸载目录
            {
            // TODO: Unload any non ContentManager content here
            }
        protected override void Update(GameTime gameTime)  /// 更新。用于检测碰撞、输入等
            {
            // 设置游戏结束事件
            if (GamePad.GetState(PlayerIndex.One).Buttons.Back == ButtonState.Pressed)
                this.Exit();
            //添加更新的对象代码
            base.Update(gameTime);
            }
        protected override void Draw(GameTime gameTime)  //当绘制时被调用
            {
            graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
            // 添加绘图代码
            CamaraUpdata();
            DrawModel(myModel, modelpositon);

            base.Draw(gameTime);
            }

        void CamaraUpdata()
            {
            cameraviewMatrix = Matrix.CreateLookAt(camerapositon, cameraLookAt, Vector3.Up);       //设置摄像机视图矩阵为从摄像机到摄像机目标，向上
            cameraprojectionMatrix = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
                MathHelper.ToRadians(60.0f),
                graphics.GraphicsDevice.Viewport.AspectRatio, 1.0f, 1000.0f);   //设置摄像机投影矩阵，用于控制摄像机的视角角度、视距等，如60.0f即为视角角度，1.0f和1000.0f分别为可见的最短距离和最远距离
            }

        void DrawModel(Model model, Vector3 modelPositon)
            {
            //modelpositon.X = modelpositon.X+ 1; 设置模型的X方向位置随着时间增加
            foreach (ModelMesh mesh in model.Meshes)  //每个模型model中有很多网格mesh。
                {
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                    {
                    effect.EnableDefaultLighting();
                    effect.PreferPerPixelLighting = true;
                    if (mesh.Name == "Box01")
                        effect.World = Matrix.CreateTranslation(modelpositon); //如果mesh的名称叫Box01，则设置它的世界坐标为前面定义的modelpositon矩阵，由于我们前面建模型的时候绘制的就是一个box，而且该box的名称就是Box01。                    
                    effect.Projection = cameraprojectionMatrix;   //设置它的投影为摄像机投影矩阵
                    effect.View = cameraviewMatrix;    //设置它的视图为摄像机视图
                    /*此外，还可以设置是否有雾等等，如下：
                    effect.FogEnabled = true;
                    effect.FogStart = 200;
                    effect.FogEnd = 500;
                    effect.FogColor = Color.CornflowerBlue.ToVector3();
                    */
                    }
                mesh.Draw();    //绘制模型，即显示模型        
                }
            }
        }
    }
12、前面的模型都没有贴图，为了使模型表面有贴图，在此以X模型格式为例。在3DMAX中添加插件PandaDirectXMaxExporter_x86.dle，将该插件主要是将模型导出为X格式。其下载地址为：http://www.andytather.co.uk/Panda/Files/3dsmax8/PandaDirectXMaxExporter_x86_5.8.66.0.zip，将该插件文件保存在3DMAX安装路径中plugins文件夹内，如：D:/Program Files/3dsmax8chs/3dsMax8chs/plugins
现在3DMAX中新建一个模型对象，然后为模型贴上图片，注意：该贴图的尺寸大小要求为2的n次方，如512*512，或256*256
输出该模型为X格式，如下图所示：

然后将该模型文件及模型贴图托到程序解决方案中Content文件夹内，如下所示：

现只需要将程序myModel = Content.Load<Model>("MyModel01");更改为myModel = Content.Load<Model>("Xmodel01");启动调试后如下图所示：

13、前面介绍了模型中使用贴图，但很快我们发现，在3DMAX中建的模型导出后其贴图比例大小变了。举例说，如果一个平面由10个相同的贴图A组成，在3DMAX中通过更改材质的大小尺寸即可，但是导出这个平面后，该平面是由一个贴图A组成的，这是由于在导出模型的时候，默认同时导出的贴图为使用的贴图，并没有尺寸缩放等。下面介绍一种方法来解决这类问题：
1）首先在3DMAX中建立一个面，如本例中使用贴图如下图所示：

2）设置材质参数，如下图所示，并赋给平面：

3）该面贴图后如下图所示：

4）在菜单栏上选择“渲染——渲染道纹理…”，如下图所示，对面进行烘焙：

5）烘焙的参数设置如下图所示，点击渲染按钮，开始烘焙：

6）在材质面板中新建一个材质球，其贴图为刚才烘焙导出的贴图，并将该材质赋给平面，如下图所示：

7）若导出模型格式为FBX，则需要将平面模型转换成可编辑网格。选中要导出的模型，然后选择菜单“文件——导出选定对象…”，选择输出模型的格式（FBX或X格式皆可）。