拾取算法

拾取射线的计算
在观察坐标系中，拾取射线是一条从观察坐标原点出 发的射线，所以我们只需要再确定一个该射线经过的点， 就可以得到它在观察坐标系中的表示。假设我们要求的射 线上的另外一点为该射线与透视投影平截头体近剪切面的 交点，针对最普遍的透视投影而言，透视投影平截头体经 投影变换后，变成半个立方体如图：
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它山之石
• 课下可选阅读材料: <<3D游戏程序设计入门 >>第15章
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锦上添花
• 实现对人物选中后，设计人物完成选中 后所布置的任务，如实现简单攻击，人物 移动等．
窗口的转换
１．确定鼠标选取点的屏幕坐标 （使用Windows API中的GetCursorPos函数） ２．将屏幕上的点转换到透影窗口上 通过视口变换矩阵 可以将将投影窗口 上的点P(px,py,pz) 通过窗口变换产生 屏幕上的点Ｓ,同样 已知点Ｓ，通过逆变 换也就可以得到点P
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实例： 实例：拾取立方体
• 实现效果图： 实现效果图：
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拾取课堂练习
练习拾取一个圆柱体，效果如下图所示： 练习拾取一个圆柱体，效果如下图所示：
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专题授课要点
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窗口的转换 拾取射线的计算 射线与物体坐标系的统一 射线与物体相交的计算 实例
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射线与物体的相交计算
bool RaySphereIntTest(Ray* ray, BoundingSphere* sphere) { D3DXVECTOR3 v = ray->_origin - sphere->_center; float b = 2.0f * D3DXVec3Dot(&ray->_direction, &v); float c = D3DXVec3Dot(&v, &v) - (sphere->_radius * sphere->_radius); // find the discriminant float discriminant = (b * b) - (4.0f * c); // test for imaginary number if( discriminant < 0.0f ) return false; discriminant = sqrtf(discriminant); float s0 = (-b + discriminant) / 2.0f; float s1 = (-b - discriminant) / 2.0f; // if a solution is >= 0, then we intersected the sphere if( s0 >= 0.0f || s1 >= 0.0f ) return true; return false; }
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实例： 实例：拾取立方体
步骤： 步骤： 第１步：绘制立方体 第２步：实现屏幕到投影窗口的变换 第３步：计算拾取射线 第４步：将射线与立方体统一到同一坐标系 第５步：判断射线与立方体相交情况
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统一射线与物体坐标系
void TransformRay(Ray* ray, D3DXMATRIX* T) { // transform the ray's origin, w = 1. D3DXVec3TransformCoord( &ray->_origin, &ray->_origin, T); // transform the ray's direction, w = 0. D3DXVec3TransformNormal( &ray->_direction, &ray->_direction, T); // normalize the direction D3DXVec3Normalize(&ray->_direction, &ray->_direction); }
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射线与物体的相交计算
方法２ 了解） 方法２（了解） • 使用D3D扩展函数，毕竟有时不能满足具体需求，掌握了该方法，我们才能 够获得最大的控制自由度，任意修改算法。 • 已知条件: 射线源点orginPoint,三角形三个顶点 v1,v2,v3,射线方向 Dir（均以 三维坐标向量形式表示） • 算法目的: 判断射线与三角形是否相交，如果相交求出交点的重心坐标(U,V) 和射线原点到交点的距离T。 • 我们可先假设射线与三角形相交则交点(注以下均为向量运算，*数乘， dot(X,Y) X，Y 点乘，cross（X，Y）X，Y叉乘；U，V，T为标量) 则： • IntersectPoint = V1 + U*(V2-V1) + V*(V3-V1) ; • IntersectPoint = originPoint + T*Dir； 所以 orginPoint + T*Dir = V1 + U*(V2-V1) + V*(V3-V1);
拾取射线的计算
• py = (sy-sHeight/2)/sHeight*2; （公式2） • pz =0;（实际该值可任意取，不影响最终结果。 为了处理简单，我们取改值为0，表示该点取在近 剪切面上）得到projPt后，我们需要做的是把该点 坐标从投影空间转换到观察空间(ViewSpace),根 据透视投影的定义， 可假设点(px，py，pz) 对应的齐次坐标为 (px*pw，py*pw，pz*pw，pw) 我们可以通过 GetTransform( D3DTS_PROJECTION, & proj) 函数获得投影矩阵proj;
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统一射线与物体坐标系
我们前面所计算出来的拾取射线是在视图空间 中描述的．为了完成相交计算我们还需要将物体 与射线放到同一坐标系中．
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拾取射线的计算
投影坐标系以近剪切面中心为坐标原点，该立方体 从z轴负向看过去与图形程序视区相对应，最终近剪切面 （前剪切面）上一点与屏幕坐标之间的对应关系如下图所 示：
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拾取射线的代码实现
struct Ray { D3DXVECTOR3 _origin; D3DXVECTOR3 _direction; }; Ray CalcPickingRay(int x, int y) { float px = 0.0f; float py = 0.0f; D3DVIEWPORT9 vp; g_pD3DDevice->GetViewport(&vp); D3DXMATRIX proj; g_pD3DDevice->GetTransform(D3DTS_PROJECTION, &proj); px = ((( 2.0f*sx) / vp.Width) - 1.0f) / proj(0, 0); py = (((-2.0f*sy) / vp.Height) + 1.0f) / proj(1, 1); Ray ray; ray._origin = D3DXVECTOR3(0.0f, 0.0f, 0.0f); ray._direction = D3DXVECTOR3(px, py, 1.0f); return ray; }
抛砖引玉
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抛砖引玉
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专题7 专题 选择场景中的角色
• 学习目标： １． 学习怎样实现拾取算法,弄懂它如何工作,主要 掌握如下四个方面: 1) 能够获得屏幕中的点S,找到它所对应的投影 窗口上的点P. 2)掌握如何计算拾取射线. 3)熟练掌握将射线与模型变换到同一坐标系中 4)掌握如何判断物体与射线相交 ２．能够在程序中灵活运用拾取（重点）
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射线与物体的相交计算
方法１ 方法１：利用D3D提供的扩展函数D3DXIntersect
HRESULT D3DXIntersect( LPD3DXBASEMESH pMesh, CONST D3DXVECTOR3 *pRayPos, CONST D3DXVECTOR3 *pRayDir, BOOL *pHit, DWORD *pFaceIndex, FLOAT *pU, FLOAT *pV, FLOAT *pDist, LPD3DXBUFFER *ppAllHits, DWORD *pCountOfHits );
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射线与物体的相交计算
lpMesh指向一个ID3DXBaseMesh的对象，最简单的方式是从.x文件获 得，描述了要进行相交检测的三角面元集合的信息，具体规范参阅 direct9 SDK pRayPos 指向射线发出点 pRayDir 指向前面我们辛辛苦苦求出的射线方向的向量 pHit 当检测到相交图元时，指向一个true,不与任何图元相交则为假 pU 用于返回重心坐标U分量 pV返回重心坐标V分量 pDist 返回射线发出点到相交点的长度 注意：以上红色字体部分均指最近的一个返回结果（即*pDist最小） ppAllHits用于如果存在多个相交三角面返回相交的所有结果 pCountOfHits 返回共有多少个三角形与该射线相交
专题7 选择场景中的角色 专题
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Baidu Nhomakorabea
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实例： 实例：拾取游戏角色
• 选择怪兽，选中后在怪兽身上显示闪烁光标， 选择怪兽，选中后在怪兽身上显示闪烁光标，表示怪 兽已经拾取成功． 兽已经拾取成功．
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作业： 作业：
１．绘制一个正四面体，并实现拾取 绘制一个正四面体， 文件， ２．导入前面所提供的Yodan.x文件，并实现对人物的 文件 拾取． 拾取．