3D动画2013 (4)

物体的组合运动
• 物体可以同时进行缩放、旋转、平移。 • 但这些操作必须注意先后顺序才能得到预期的效果。
D3DXMatrixRotationZ( &matRotZ,-0.002); //绕Z轴旋转 D3DXMatrixRotationY( &matRotY,0.005)； //绕Y轴旋转矩阵 matWorld=matRotZ*matRotY; //旋转矩阵相乘 • D3DXMatrixTranslation(&matMove,x,y,z ); //平移 • matWorld=matWorld*matMove; //平移矩阵相乘 pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD,&matWorld ) //设定矩阵 • m_pD3DXMesh1->DrawSubset(0); //渲染物体
WORLD矩阵
• 用于定位物体的位置和姿态的矩阵
• 每个物体都可以在渲染前单独设置WORLD矩阵 从而使每个物体有不同的位置和姿态 • 例如:
•将矩阵1设置为WORLD矩阵 •渲染物体1 •将矩阵2设置为WORLD矩阵 •渲染物体2 •将矩阵3设置为WORLD矩阵 •渲染物体3
缩放物体
• 只要我们提供缩放矩阵，用缩放矩阵去设置 WORLD矩阵，DirectX就可以自动计算物体上各 点的新坐标，渲染时即可正确显示缩放后的状态
视线（3DMAX的摄像机（camera）） • 为了能从各个方向看对象，D3D定义了视线来 代表用户观察3D世界的角度和方向。 视矩阵(view 矩阵) 定义了观察者在3D空间的位置和朝什么方向看
pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_VIEW, &matView );
// matView就是眼睛的观察矩阵。 view矩阵的变换类似于world矩阵,所不同的是它 改变的是人的眼睛位置 如果已经正确设置了物体的world矩阵,通过逆矩 阵可以很容易将眼睛放置于物体上:
X’= X*K_mat._11+Y*K_mat._21+Z*K_mat._31+K_mat._41 Y’= X*K_mat._12+Y*K_mat._22+Z*K_mat._32+K_mat._42 Z’= X*K_mat._13+Y*K_mat._23+Z*K_mat._33+K_mat._43
键盘控制
键盘的输入可在 MsgProc 消息处理函数中判断和处理
switch( {case WM_KEYDOWN: switch(wParam) { case 37:wry=0.01;break; case 39:wry=-0.01;break; case 38:wrx=0.01;break; case 40:wrx=-0.01;break; }break; case WM_KEYUP: switch(wParam) { case 37: case 39:wry=0;break; case 38: case 40:wrx=0;break; }break; }
pd3dDevice->SetTransform(D3DTS_PROJECTION, &matProj);
视线（3DMAX的摄像机（camera）） • 为了能从各个方向看对象，D3D定义了视矩阵 (view 矩阵)来代表用户观察的角度和方向。 在 OnD3D9FrameRender() 中加代码：
鼠标控制
case WM_MOUSEMOVE: {short x,y,*pxy; pxy=(short*)&lParam; x=*pxy; y=*(pxy+1); wry=((float)x-screen_w/2)/10/screen_w; }break; case WM_LBUTTONDOWN: break; case WM_LBUTTONUP: break;
一个向量乘以一个矩阵即得到一个新的向量
• X’= X*_11+Y*_21+Z*_31+_41 • Y’= X*_12+Y*_22+Z*_32+_42 • Z’= X*_13+Y*_23+Z*_33+_43
用矩阵控制场景
• 屏幕的景象取决于3个矩阵:
• WORLD矩阵: 控制物体的位置、大小、姿态 • VIEW矩阵: 控制眼睛的位置、朝向 • PROJECTION矩阵:控制眼睛的视角宽度、景深
3D动画
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向量（vector）
• 我们说一个模型就是一个对象 对象都有其位置和方向，在3D空间中由三个值定义： x，y，z。 D3D中的位置和方向都是向量，向量定义为：
typedef struct _D3DVECTOR { float x; // x坐标 float y; // y坐标 float z; // z坐标 } D3DVECTOR;
平面倾角的判断
法向量c=向量a×向量b=(X1,Y1,Z1) ×(X2,Y2,Z2) i j k X1 Y1 Z1 =(Y1Z2-Y2Z1,Z1X2-X1Z2,X1Y2-X2Y1) X2 Y2 Z2
（i、j、k分别为空间中相互垂直的三条坐标轴的单位向பைடு நூலகம்）。
D3DXVec3Cross( &v0, &v1, &v2 ); a C b
其中WORLD矩阵最为常用，任何物体的移动、旋转、缩放 都是通过改变WORLD矩阵实现，复合变换可以通过将移 动矩阵、旋转矩阵、缩放矩阵相乘的方法实现。 系统只有一个WORLD矩阵，每渲染一个物体必须先设置一 次WORLD矩阵，才能正确显示不同物体的不同姿态
PROJECTION矩阵:控制眼睛的视角宽度、景深
在 OnD3D9FrameRender() 中加代码：
{…… D3DXMATRIX matScale; //定义缩放矩阵 D3DXMatrixScaling(& matScale,2.0,1.0,3.0); //缩放 pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD, &matScale ); //设定WORLD矩阵 m_pD3DXMesh1->DrawSubset(0); //渲染物体 …… }
矩阵（matrix）
• 对象有了方向和位置后，要对其进行移动、放缩和 旋转等处理就需要用到矩阵。矩阵在D3D中的定义如下： typedef struct _D3DMATRIX { union { struct { float _11, _12, _13, _14; float _21, _22, _23, _24; float _31, _32, _33, _34; float _41, _42, _43, _44; }; float m[4][4]; }; } D3DMATRIX; 一个向量乘以一个矩阵即得到一个新的向量 如果这个新的向量和原向量是平移关系该矩阵称为平移矩阵 如果这个新的向量和原向量是旋转关系该矩阵称为旋转矩阵
平移物体
• 只要我们提供平移矩阵，用平移矩阵去设置 WORLD矩阵，DirectX就可以自动计算物体上各 点的新坐标，渲染时即可正确显示平移后的状态
在 OnD3D9FrameRender() 中加代码：
{…… D3DXMATRIX matMove; //定义平移矩阵 D3DXMatrixTranslation(&matMove,x,y,z ); //平移 pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD, &matMove ); //设定WORLD矩阵 m_pD3DXMesh1->DrawSubset(0); //渲染物体 …… }
旋转物体
• 只要我们提供旋转矩阵，用旋转矩阵去设置 WORLD矩阵，DirectX就可以自动计算物体上各 点的新坐标，渲染时即可正确显示旋转后的状态
在 OnD3D9FrameRender() 中加代码：
{…… D3DXMATRIX matRot; //定义旋转矩阵 D3DXMatrixRotationX( &matRot, 0.6); //生成绕X旋转的旋转矩阵 pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD, &matRot ); //将旋转矩阵设定为WORLD矩阵 m_pD3DXMesh1->DrawSubset(0); //渲染物体 …… }
已知三点求平面方程 [x1,y1,z1],[x2,y2,z2],[x3,y3,z3] 平面方程:a*(x-x3)+b*(y-y3)+c*(z-z3)=0 其中:a=(y2-y1)*(z1-z3)-(z2-z1)*(y1-y3); b=(z2-z1)*(x1-x3)-(x2-x1)*(z1-z3); c=(x2-x1)*(y1-y3)-(y2-y1)*(x1-x3); y=y3-(a*(x-x3)+c*(z-z3))/b; //地面高度
//定义眼睛的观察矩阵
D3DXMatrixLookAtLH( &matView,&vecEye ,&vecAt ,&vecUp );
pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_VIEW,&matView);
view矩阵的变换类似于world矩阵,所不同的是它 改变的是人的眼睛位置
• 在 OnD3D9ResetDevice() 中加代码： • D3DXMATRIX matProj; //定义Projection矩阵 • D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj, D3DX_PI / 4, fAspectRatio, 0.1,1000 ); // 视角,视角高宽比,近点,远点
含有旋转操作的物体
• 如果物体要进行旋转操作，最好物体的旋 转点就是中心点才便于操作 • 如果一个物体有部分需要旋转，例如螺旋 桨、车轮等，最好将这些需要旋转的部分 和机身、车身等分别用不同的mesh实现 • 一般的操作是先将螺旋桨、车轮进行局部 旋转,再乘上母体(机身、车身)的WORLD矩 阵.