D3D中的第一人称视角

来源：互联网发布：数控编程用什么软件好编辑：程序博客网时间：2024/04/30 03:13

第一人称视角控制，就像quake一样用鼠标控制方向，用键盘控制左右前后。鼠标和键盘用directinput控制输入。

首先，我们可以知道d3d的view矩阵有三个组成部分，分别是三个向量：眼睛所在点、眼看着的点、向上的方向。

所以，我们首先定义三个向量：

D3DXVECTOR3 VDot，VAtPoint，VUp;

赋予初值：

VDot=D3DXVECTOR3( 2.0f, 0.0f, 2.0f );
VAtPoint=D3DXVECTOR3( 0.0f, 0.0f, 0.0f );
VUp=D3DXVECTOR3( 0.0f, 1.0f, 0.0f );

输入到VIEW矩阵matView：

void SetView()
{
D3DXMatrixLookAtLH( &matView,&VDot, &VAtPoint, &VUp );
}

下面就可以开始做键盘控制前进、后退、左移、右移了：我们可以看到在这些控制中，VUp向量是不可以变化的，否则就会有斜着看的效果，只要同时控制VDot和VAtPoint两点的位置就可以了。

由上图，a点就是VDot，b点就是VPoint，ac就是VUp向量。首先，我们计算前进后退：前进后退实际上就是沿着ab的方向同时移动a点和b点：

第一步,计算向量ab: D3DXVec3Subtract(&ab,&VAtPoint,&VDot);

第二步，计算移动的方向和步长：
D3DXVec3Normalize(&pOut2,&ab);
pOut2.x*=u; pOut2.y*=u; pOut2.z*=u;

第三步，将移动的位置加到a和b两点中去，就可得到新的前后位置。
pOut=VDot;
D3DXVec3Add(&VDot,&pOut,&pOut2);
pOut=VAtPoint;
D3DXVec3Add(&VAtPoint,&pOut,&pOut2);//*/
SetView();

接下来，我们计算左右移动，实际上就是沿着abc面的法线n同时移动a和b点：

第一步，计算abc面的法线向量n：D3DXVec3Cross(&pOut,&ab,&ac);

其它步骤同上：
D3DXVec3Normalize(&pOut2,&pOut);
pOut2.x*=u;pOut2.y*=u;pOut2.z*=u;
pOut=VDot;
D3DXVec3Add(&VDot,&pOut,&pOut2);
pOut=VAtPoint;
D3DXVec3Add(&VAtPoint,&pOut,&pOut2);
SetView();

接下来的鼠标控制方向就不是那么简单了，它涉及到围绕空间的轴旋转空间某点，简单来说这里就是固定a点，使b点绕经过a点的一条轴线旋转：

我们把方向分为水平旋转和垂直旋转，其它的方向都是这两个方向的叠加。要绕任意轴旋转变换，我们要知道旋转轴在空间的一点（VDot）和其方向数（a，b，c）（注意这里的abc和上面的不同，这里是数值而不是点），就可以求出变换矩阵。

首先，是水平方向旋转，这是VAtPoint绕VUp旋转的结果：

方向数必须是标准化的，即是长度为1。
D3DXVec3Normalize(&pOut,&ac);
a=pOut.x;b=pOut.y;c=pOut.z;
v=(float)sqrt(c*c+b*b);

把VDot点移至原点：
R=D3DXMATRIX(1,0,0,0,
             0,1,0,0,
             0,0,1,0,
             -VDot.x,-VDot.y,-VDot.z,1);
//D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);
R2=R;

把现在的ab旋转至ZXO面，原来的变换矩阵是这样的：

D3DXMATRIX(1,0,0,0,
           0,cos(j1),sin(j1),0,
           0,-sin(j1),cos(j1),0,
           0,0,0,1);

但因为cos(j1)＝c/v；sin(j1)=b/v;所以变为下面的矩阵

RT=D3DXMATRIX(1,0,0,0,
              0,c/v,b/v,0,
              0,-b/v,c/v,0,
              0,0,0,1);
D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);R2=R;

同理：

cos（j2）＝v/|OA|=v/1=v (OA已经标准化了) sin（j2）=-a/|OA|=a;所以得到下面的矩阵：

RT=D3DXMATRIX(v,0,a,0,
              0,1,0,0,
              -a,0,v,0,
              0,0,0,1);
D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);R2=R;

这时我们就可以使VAtPoint绕VUp旋转变为在新坐标系中绕Z轴转u角（弧度表示）
RT=D3DXMATRIX((float)cos(u),(float)sin(u),0,0,
              -(float)sin(u),(float)cos(u),0,0,
              0,0,1,0,
              0,0,0,1);
D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);R2=R;

接下来进行逆变换；
RT=D3DXMATRIX(v,0,-a,0,
              0,1,0,0,
              a,0,v,0,
              0,0,0,1);
D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);R2=R;

RT=D3DXMATRIX(1,0,0,0,
              0,c/v,-b/v,0,
              0,b/v,c/v,0,
              0,0,0,1);
D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);R2=R;

RT=D3DXMATRIX(1,0,0,0,
              0,1,0,0,
              0,0,1,0,
              VDot.x,VDot.y,VDot.z,1);
D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);

这时得到的R就是VAtPoint绕VUp旋转的变换矩阵
D3DXVec3Transform(&Vtemp,&VAtPoint,&R);
VAtPoint.x=Vtemp.x;VAtPoint.y=Vtemp.y;
VAtPoint.z=Vtemp.z;
SetView();

而垂直方向的旋转原理上是一样的，但不是绕VUp旋转，而是绕abc面的法线旋转，所以开始应该先计算法线并标准化：

D3DXVec3Cross(&pOut2,&ab,&VUp);
D3DXVec3Normalize(&pOut,&pOut2);

剩下的同上，但是为了限制向上和向下的范围（0<J<180,即到达顶端或者到达最底时不要再向另一方向旋转），在前面加上判定向量ab与VUp的夹角：

s1=D3DXVec3Length(&ab)*D3DXVec3Length(&VUp);
s1=(float)acos(D3DXVec3Dot(&ab,&VUp)/s1);
if(u>0)
{
    if(s1<=0.018)
        return;
}//1度
else if(s1>=3.124)
    return;//179度

这样，第一人称视角的矩阵控制就完成了。