3D坐标变换之自转公转
来源:互联网 发布:linux 守护进程 编辑:程序博客网 时间:2024/04/29 20:40
原文地址:http://www.xuanyusong.com/archives/1353
最近工作比较忙,好长时间没更新了,今天得闲,再来一篇。
上一章讲了坐标变换的相关知识,包括图形的平移、旋转与缩放,这一章,我将结合具体项目来讲解一下,坐标变换在实际开发中的应用。
我们拿太阳系为模型,主要实现太阳自转、地球自转、地球公转、月球自转、月球公转效果。由于现在还没有说到模型的绘制,我们现在暂时用正方体来代表三个星球。
先来看一下,在Direct3D中是如何生成平移、旋转、缩放矩阵的。
1、生成平移矩阵:
pOUt是最终生成的平移矩阵指针,x、y、z分别表示各方向上的移动量。
2、生成旋转矩阵:
这三个函数分别生成绕x、y、z轴旋转的旋转矩阵。其中pOut是生成的旋转矩阵指针,Angle为旋转的角度。
3、生成缩放矩阵:
pOut为生成的缩放矩阵指针,sx、sy、sz分别为在三个坐标轴上的缩放系数。同设置不同的缩放系数可以实现一些特殊效果。
将要实现的简单太阳系就是通过这一系列的有序组合实现的。我们分别为太阳、地球、月球进行设置。
设置太阳:
在此方法中首先进行了世界变换,也就是我们的太阳自转操作,然后是观察、投影的变换。在声明一个矩阵后,调用函数D3DXMatrixIdentity在将矩阵转换为单位矩阵(矩阵左上角到右下角这条对角线上的值为1,其他值为0的矩阵)以防止意外操作产生的不利影响。在世界变换中实现太阳的自转此处设置y轴为太阳中心轴,角速度由系统时间得出。设置观察变换,主要需要三个向量:眼睛的位置、所观察的位置、眼睛摆放向上方向。
此方法生成观察变换矩阵(此处为左手坐标系),pOut为生成的观察矩阵指针,pEye为眼睛的摆放位置指针,pAt为观察的点的指针,pUp为眼睛摆放的向上方向指针。
此方法生成投影变换矩阵(此处为左手坐标系),pOut为生成的投影变换矩阵指针,fovy为在y轴方向看到的最大范围(弧度),Aspect为视区宽度与高度的比例,zn为近裁剪面的z值,zf为远裁剪面的z值,这样就形成一个近小远大的台体,我们所看到的一切就都在这个台体中。
设置地球:
设置月球:
对地球和月球的设置,主要注意各种矩阵变换的顺序,在这里,矩阵变换的组合操作由矩阵相乘得到,操作的顺序由左向右,需要清楚的一点事,矩阵相乘不支持交换律。当然也可以使用函数D3DXMatrixMultiply数做乘法运算,原型如下:
pOut为得到的矩阵指针,pM1、pM2为待处理矩阵,两者按顺序相乘(本人比较喜欢使用a*b的形式,书写起来更方便一些)。
然后说一下视区变换,
视区变换通过函数SetViewport实现,它只有一个参数,就是一个D3DVIEWPORT9结构体的指针,D3DVIEWPORT9中的属性含义:X为视区左上角x坐标,Y为视区左上角y坐标,Width为视区的宽度,Height为视区的高度,MinZ为视区内物体的最小深度值,MaxZ为视区内物体的最大深度值。
在绘制图形的时候,要先执行变换操作,再进行绘制。
运行程序,我们将看到如图效果:
好,到这里,简单的太阳系就做好了。
本文仅供参考,如有不足,还望赐教,大家共同学习进步。
ZXGoto祝大家编程愉快
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